本文介绍一种可穿戴设备，通过人工智能监测和记录一个人的健身活动。我们需要经常运动，不活动会导致许多个人健康问题。持续的活动可以防止许多这些问题。我们需要不断检查锻炼取得的进展，调节活动，使身体更健康。健身追踪器是一种当下非常流行的跟踪进度的方式。它可以计算你的俯卧撑、引体向上、仰卧起坐等活动过程中燃烧的卡路里。本篇文章中我将向你介绍我正在设计一个使用SmartEdgeAgile板的可穿戴设备，它可以计算俯卧撑、引体向上和仰卧起坐，并可以生成活动期间消耗的卡路里。任何对这项技术没有适当了解的人也可以通过跟进指导来为他们的特定练习定制这些设备。这款可穿戴设备使用SmartEdgeAgile的潜在AI功能进行健身追踪。可以通过移动应用程序简单地查看进度。您可以通过训练这些活动，为您正在进行的特定练习定制这款可穿戴设备。第1步：零件清单硬件组件1xAvnetSmartEdgeAgileBrainium2x白色弹力带1x缝纫针1xUSB线1x热胶软件组件GoogleFirebaseOctonionBrainiumPortalAndroidStudio第2步：SmartEdge板在这个项目中，我们使用SmartEdgeAgile设备来检测运动。SmartEdgeAgile设备是经过认证的硬件解决方案，嵌入了具有边缘智能的完整软件堆栈。该设备具有多种板载传感器。在这个项目中，我们使用了它的加速度计和陀螺仪传感器。通过将这些传感器值与人工智​​能相结合，就可以有很多应用。与所有其他功能不同，使用基于AI的监控需要使用门户上提供的AIStudio工具。AIStudio提供了一种简单直观的方法来创建使用AI所需的模型。它的人工智能功能之一是动作识别。实际上，该设备通过网关将其数据传输到Brainium平台。它通过蓝牙与网关通信。Brainium网关可以从ios或android商店下载。该设备可通过USB端口轻松充电，运行时间大约为两天。第3步：收集配件这款可穿戴设备的主要组成部分是SmartEdgeAgile板。我们需要两条白色的橡皮筋来制作绑带。我是从我的旧布料上取下来的。此外，我们需要一个带子来调整带子的大小。我刚从旧笔记本电脑充电器上取下它。为了调整表带，我们需要一块部分中空的矩形塑料。第4步：绑带制作首先，我们用白色松紧带包裹住带子。我们需要尽可能地收紧，否则板容易掉落。然后我们可以用蓝色线在底部缝好。然后我缝了矩形片来调整带子的尺寸，如上图所示。然后我们用热胶枪把第二个弹性粘在板上。最后，我们在新粘上的松紧带上缝上了皮带。只需看看上面给出的图片以供参考。第5步：展示最终的外观我们的可穿戴设备已准备就绪，只需将其连接到手臂即可。然后长按按钮打开设备电源。您可以使用家中的C型移动充电器为设备充电。该设备的运行时间几乎为一天。然后我们可以进入这款可穿戴设备的软件部分。第6步：Brainium门户接下来我将介绍软件部分要使用SmartEdgeAgile板，您需要注册Brainium平台。然后，在我们的手机上（从Play商店）下载BrainiumGateway应用程序并使用我们新创建的帐户登录。实际上，手机充当门户和BLE上的AI设备之间的网关。然后从门户中的设备选项卡添加我们的板。然后该设备将出现在Brainium应用程序上。点击项目页面右下方的“创建项目”或“+”按钮来创建项目。第7步：AIStudio工作区转到左侧菜单并通过在AIStudio工作区中选择“运动识别”项导航到AIStudio工具中的运动。AIStudio是专用于平台人工智能功能的工具。打开您的工作区，首先定义您想要用来训练敏捷设备的动作。您需要为识别模型创建至少一个“动作”。这里我的动作列表包含诸如俯卧撑、引体向上和仰卧起坐等活动。这些是我们的设备（Get-Fit）跟踪的基本活动。对于每个活动，敏捷板的动作会有所不同，通过将AI功能应用于它，设备可以对活动进行计数。第8步：对运动模型进行训练我们需要训练这些设备，使它们能够检测练习。您应该在训练进行时佩戴该设备。在动作列表中，选择我们要训练的每个动作，然后单击“Recordnewtrainingset”。为每个动作创建适当的训练集。您至少需要2个记录，每个记录20个动作才能生成模型可用于演示。当然，您尝试检测的运动越多，和/或运动越复杂，您需要的训练集就越多，以获得可接受的准确度。推的记录集下面给出了，同样，所有其他活动的训练集都被正确记录。您可以通过训练该活动来针对您正在进行的特定练习定制此可穿戴设备。第9步：生成模型然后我们要生成一个包含所有这些记录的模型。选择可穿戴设备的所有记录并生成模型。这将需要一些时间。然后将您的模型应用于所需的设备。我们还可以设置AI警报以在遇到活动时推送通知。第10步：MQTTMQTTAPI提供对从用户设备实时发送的数据的访问。MQTTAPI可通过以下URI通过WebSockets获得：wss://ns01-wss.brainium.com并且它是安全的。MQTT协议在CONNECT消息中提供用户名和密码字段用于身份验证。客户端可以选择在连接到MQTT代理时发送用户名和密码。要连接到Branium平台，此选项必须：用户名具有指定的静态值：oauth2-user每个用户的密码都不同，等于外部访问令牌（它在用户的配置文件中可用）。user_id（可以在用户的​​个人资料中找到）device_id（可以在门户中的设备选项卡上找到）通过运行我在GitHub存储库中附加的python代码，可以使用MQTT协议访问来自可穿戴设备(Get-Fit)的实时数据。活动完成的次数将被抽出。第11步：Firebase数据库Firebase是一个移动和Web应用程序开发平台。Firebase让开发人员能够专注于打造出色的用户体验。您不需要管理服务器。在我们的项目中，我们使用Firebase实时数据库来即时检索数据，因此没有时间延迟。.查找Firebase网址转到Firebase然后去打开你的项目（如果你没有项目创建一个）然后移动到数据库中的实时数据库屏幕截图中的URL是FirebaseURL然后转到规则，将“false”替换为“true”进行读写操作。我已经将“status”标签作为“push”、“pull”和“sit”的父标签。API中的值放在这些标签变量下第12步：AndroidStudio可穿戴设备的应用程序是在AndroidStudio中制作的。

在本教程中，我将向您展示如何制作可与AppleHomeKit和Alexa配合使用的泳池温度计。设计构想：由于温度计需要靠电池供电，所以必须尽可能降低功耗。另外为了保持外观整洁，该设备需要特别注意太阳能电池板不能太大。由于这些情况，我采用了在Homebridge上安装HTTPWebHooks插件并将温度计添加为温度传感器的方式。借助HomebridgeAlexaSkill，AmazonEcho设备也可以使用Sensor。这样做可以将测量到的温度保存在Homebride内，而不是保存在ESP上。因此，ESP只需要向HTTPWebHooks插件发出HTTP请求并在接下来的10分钟内进入深度睡眠，然后再次启动并将当前温度读取/发送到Homebridge补给品电子产品：ESP32DS18B20温度传感器迷你太阳能板(6V/65mA/0.4W)锂聚合物电池(3.7V/~800mAh)TP4056电池充电器模块电压调节器（MCP1700-3302E）100uF电解电容100nF陶瓷电容4.7k欧姆电阻3x6电路/条板跳线案件：妮维雅护理霜-可选PVC棒(20mmx100mm)O形圈(75mmx2.5mm)O形圈(20mmx3.5mm)-可选M16螺栓-可选工具：烙铁焊锡丝焊膏钻孔机4mm钻头M16螺纹刀具-可选热胶硅酮第1步：编码温度计的代码非常简单：建立WiFi连接禁用蓝牙以降低功耗从传感器读取温度向带有当前传感器温度的Homebridge发出HTTP请求断开WiFi连接并在接下来的10分钟内进入深度睡眠10分钟结束后，整个过程重新开始。#include#include#include#include#include#include#include#defineONE_WIRE_BUS4OneWireoneWire(ONE_WIRE_BUS);DallasTemperaturesensors(&oneWire);constchar*ssid="YOUR_WIFI_NAME";constchar*password="YOUR_WIFI_PASS";HTTPClientsender;#defineuS_TO_S_FACTOR1000000ULL/*Conversionfactorformicrosecondstoseconds*/#defineTIME_TO_SLEEP600/*TimeESP32willgotosleep(inseconds)*/floattemperature;voidpush(){if(sender.begin("http://IP_OF_YOUR_HOMEBRIDGE:51828/?accessoryId=esp32&value="+String(temperature))){inthttpCode=sender.GET();if(httpCode>0){if(httpCode==HTTP_CODE_OK){Stringpayload=sender.getString();Serial.println(payload);}}else{Serial.printf("HTTP-Error:",sender.errorToString(httpCode).c_str());}sender.end();}else{Serial.printf("ErrorestablishingHTTPconnection!");}}voidsetup(){Serial.begin(115200);WiFi.disconnect(true);delay(1000);WiFi.mode(WIFI_STA);delay(1000);WiFi.begin(ssid,password);btStop();esp_bt_controller_disable();while(WiFi.status()!=WL_CONNECTED){delay(200);Serial.print(".");}Serial.println("Connected!");sensors.begin();esp_sleep_enable_timer_wakeup(TIME_TO_SLEEP*uS_TO_S_FACTOR);sensors.requestTemperatures();Serial.print(sensors.getTempCByIndex(0));Serial.println("°C");temperature=sensors.getTempCByIndex(0);push();WiFi.mode(WIFI_OFF);esp_deep_sleep_start();}voidloop(){}第2步：接线在上图中，您可以看到温度计的接线方式。如果这就是构建它所需的全部内容，则可以跳过步骤2-4。否则，继续阅读，您将确切地知道要做什么以及要注意什么。第3步：稳压器要做的第一件事是构建电压调节板。尽管我只使用了出厂时未连接引脚的电路板，但我强烈建议使用已连接所有引脚的电路板。这样你就不必用焊线将它们连接起来，这会变得非常混乱。由于很难看出实际电压调节板的图片中发生了什么，我添加了另一张数字形式的电路板图片。我建议使用具有3x6引脚的电路板。这样您就可以有足够的空间放置组件和电线，而无需弯曲组件的任何引线。步骤1：焊接电解电容根据您焊接电解电容器的方向，您将以某种方式放置稳压器。这是因为电解电容是有极性的。因此，白色/灰色条纹一侧的引线是负极，稍后应连接到GND。GND引线应连接到左侧通道，另一条引线应连接到右侧通道。保持中间车道空着很重要！您可能会稍微弯曲电容器的引线，使它们适合两个外部通道。步骤2：添加陶瓷电容器陶瓷电容没有极性。因此，将其焊接到板上的方向无关紧要。只需确保您再次使用外车道。步骤3：连接稳压器最后，您必须将电压调节器连接到电路板上。现在重要的是，您如何连接电解电容器。如果电容器的白色/灰色条纹在左侧，则稳压器的圆形面必须面向电容器。如果条纹在右侧，则稳压器的平坦面必须面向电容器。如果您完成了这3个步骤，则电压调节板已完成，您可以继续为其余部分接线。第4步：制作温度计杆准备将温度传感器连接到ESP的杆这是通过在整个杆上钻一个4毫米的孔并在奶油罐底部的中心钻另一个孔来完成的（直径取决于杆的尺寸以及是否要拧上杆）。如果您想将杆拧到温度计主体上，您现在还需要将螺纹切到杆的一端，然后将O形环滑到螺纹底部。完成后，您可以将温度传感器线的末端穿过杆和罐的底部（如图所示从下方穿过）。接下来，您还可以将螺钉放在杆上以将其连接到罐子上。现在你必须在罐子里面放一些硅胶来密封它。硅胶干燥后，将大O型圈放在罐子上，拧上盖子，然后将其放在水下几个小时，以检查是否有水渗入。第5步：设置温度传感器如果准备好杆，您可以继续将温度传感器连接到ESP。黑线必须连接到ESP的GND引脚。橙色/黄色线必须连接到4.7k欧姆电阻器和ESP的引脚4。红线必须连接到电阻器的另一端大约。连接到电阻器后还剩下5厘米的额外电线。此线将在下一步中连接。如果您订购的DS18B20有4根而不是3根，则可以忽略从Sensor出来的白线。第6步：电池充电器/电池/ESP/电压调节板现在是时候将电池充电器与电池、ESP和电压调节板连接起来了。让我们再次从电压调节板开始。接地通道必须连接到ESP的GND引脚之一和电池充电器的OUT-引脚。之后，将电池充电器的Out+引脚连接到电压调节板的中心通道。完成后，电压调节板的电源通道必须连接到ESP的3.3V引脚以及来自我们在上一步中添加的温度传感器的电源线。现在剩下的就是将电池连接到电池充电器。您可以看到电池和充电器之间有一个额外的连接器。这不是必需的，我只是添加它进行测试。如果电池太小，我只需要更换电池，而不必将其重新焊接到充电板上。此时，如果您的电池已充电，温度计应该已经可以工作了。无论如何，我建议通过充电板的micro-USB端口为电池充电，直到电池充满电（当充电板的蓝色LED亮起时）。提示：正如您在我的图片中看到的，我在所有连接处都涂了一些热胶，用来对温度计做防水处理。第7步：连接太阳能板现在，温度计已经开始工作，是时候连接太阳能电池板了。为此，在罐子的盖子上钻两个小孔（取决于太阳能电池板的连接器的位置）并将电线拉过它们。如果完成，您可以将连接到电池充电板，如上一步的图片所示。现在唯一剩下的就是在太阳能电池板的边缘放一些硅胶，这样它就被密封起来了。如果完成，您就可以开始了！只需拧上盖子，就可以使用温度计了。

在这篇文章中，我将告诉您，如何使用Arduino和一些非常基本的电子元件制作脉搏血氧仪，在Covid19的这种大流行情况下，我们大多数人可能都熟悉我们用来测量血氧饱和度的血氧仪血液和脉搏。第1步：基本原则血氧计如何工作？基本上，血氧仪根据血液中不同光吸收的量计算血液中的氧饱和度百分比。血氧计有一个光电二极管和两个LED，一个是红色LED，另一个是红外LED，两个LED以特定频率一个接一个地切换。如图所示，将指尖放在光电二极管和LED之间进行测量。含氧的血液吸收更多的红外线并通过更多的红光，而脱氧的血液吸收更多的红光并通过更多的红外线。处理器计算光电二极管在不同时间间隔接收到的红光与红外光的比率。有关脉搏血氧饱和度基本原理和解释的更多详细信息，请访问此内容或查看有关NXP脉搏血氧仪基础知识和设计的pdf第2步：让我们自己制作血氧计使用的组件：ArduinoProMiniX1OLED显示屏X1晶体管BC547X2光电二极管X1红外LEDX1红色LEDX1电阻器10Kx1,4.7Kx29V电池X1电池盖X1离合器X1第3步：电路图血氧计还可以使用Max30100传感器来测量血液中的脉搏和血氧饱和度。用它来做脉搏血氧计并不是很关键，因为它结合了两个led，一个光电探测器，优化的光学，低噪声模拟信号处理来检测脉搏血氧计和心率信号和I2C接口。但我想做一个血氧仪与它的基本组件使用在Max30100传感器，即2个led和光电探测器。我把通用光电二极体,使用磨床磨它,让它平、薄,以便它可以接收马克斯光从源,最初是在圆形和黑暗的颜色,这两个因素阻止更多的可见光,这不是适合我们的项目,因为我们使用的是红色可见光以及不可见的红外光。类似地，我从一边磨了一个红色LED和一个红外LED，并用强力胶将它们结合起来。拿一个头发抓器，把光电二极管在它的一边，并结合led在另一边，如图所示。在这之后，我连接了所有的元件，如电路图所示。我在这里没有使用PCB，因为组件很少，所以我把它们焊接在Arduino板周围，然后用热胶固定。用9伏电池为血氧计供电。第4步：组装后我的血氧计第5步：编程Arduinopromini不附带任何类型的用于编程的USB连接器，这就是为什么初学者很难对其进行编程的原因。但是不用担心，我在这里描述了一种将程序上传到Arduinopromini的简单方法。拿一个arduinouno并移除它的主要IC，即AtMEGA328P。然后将它与arduinopromini连接起来，如上图所示。ArduinoUNOArduinoProMiniVcc--------------------------------Vcc地线------------------------------地线接收---------------------------------接收发送----------------------------------发送Rst---------------------------------Rst接线后使用USB电缆将ArduinoUno与计算机连接。下载以下Arduino代码并使用Arduinoide打开它。现在转到工具菜单并选择板ArduinoPromini，再次转到工具菜单并选择COM端口。现在点击上传按钮。上传程序全部完成并准备播放后。脉搏血氧仪.ino第6步：输出完成我将我的血氧仪与专业血氧仪进行了比较，其准确度几乎达到99%。为了达到这个精度，我在代码中做了一些校准设置，检查下面这行代码并根据你的读数进行更改。并使用新的校准公式再次上传程序。////SATURTIONISAFUNCTIONOFR(calibration)//Y=k*x+m//changethevalueofmincreaseordecreaseitasperyourreading//kandmarecalculatedwithanotheroximeterSpO2=-19*R+99;//

作为一名物理学专业的最后一年本科生，我相信实验室和实践实验与物理学等学科的理论一样重要。实验室课程和实验提供了切实的结果，通常比讲座更有效地帮助阐明概念。但是，由于全球大流行，我们已经一年多没有上过实验课了。大多数实验，尤其是在本科物理课程的最后一年，需要复杂、复杂且昂贵的仪器和设备。然而，在我们的课程中，分光镜实验引起了我的注意，我决定使用每个家庭都可以使用的材料构建一个低成本版本。我也对计算机科学领域很感兴趣，所以我决定使用网络摄像头制作一个数字版本的光谱仪，并创建一个程序来分析结果。继续创建您自己的DIY低成本光谱仪，如果您喜欢该项目并决定构建您自己的版本，请放下最喜欢的并关注此页面。我很想看到你自己的版本，所以请使用“我做到了”部分发布你的作品。第1步：分光光度法理论概述光谱学的概念通常在本科物理课程中详细阐述，但是，这里是关于光谱学和光谱仪背后的理论的简要说明。光谱仪是一种用于测量光特性的巧妙仪器。这使科学家能够使用该仪器进行大量实验，例如确定日常生活中使用的物体中发现的材料或确定遥远恒星和行星上发现的元素。光谱仪的基本概念是将“未知”光束照射到光学元件上，该光学元件根据“未知”光束中存在的波长将光束分开。每个波长都有不同的偏差，因此通过测量偏差，可以确定“未知”光束中存在的波长，这可能会提供有关光束源的更多信息，即使它起源于数百万个公里之外。早些时候，科学家们使用棱镜将光束分成多个分量，并使用旋转目镜来测量每个波长分量的角度偏差。然而，最近，棱镜被衍射光栅代替，其作用与棱镜相同，目镜被连接到计算机的电子感光器阵列代替。第2步：所需材料这是制作您自己的低成本光谱仪所需的所有组件和零件的列表。所有部件都应随处可见且易于找到，而且您可能已经将它们放在家里。材料：纸板黑色图表纸旧DVD盘剃刀片摄像头胶水磁带不包括网络摄像头的项目总成本不到5美元。第3步：构建外壳部件外壳可以使用任何类型的盒子制作，但我决定从头开始制作一个，使其成为我使用的网络摄像头的完美尺寸。首先测量网络摄像头：高度宽度镜头高度根据以下尺寸制作一个盒子：长度-20至25厘米宽度-比网络摄像头的宽度大2厘米高度-比网络摄像头的高度高1厘米根据尺寸在一张纸板上描绘盒子的6个面，然后用刀将碎片切下来。在背面制作一个插槽，您可以通过该插槽穿过网络摄像头的电缆，并在正面在相机镜头高度的中间位置制作一个2cmx1cm的插槽。使用胶水将所有面粘在一张黑色图表纸上，然后沿着纸板件的边界切割纸张。注意：使用铅笔标记面部以避免混淆可能会很有用。第4步：组装外壳抓住底面和两个侧面，并排放置。使用胶带将三个部分连接在一起。接下来，通过确保保持面的方向，使用更多胶带粘贴正面和背面。顶面沿着单个边缘连接，以便我们可以像铰链盖一样使用顶面打开外壳，以防我们以后需要进行任何调整。为防止任何光线从顶部进入，请再剪一些纸板以稍微重叠。通过其中一个插槽窥视外壳，并确保没有光线进入盒子。可以使用额外的一层电工胶带或任何类型的不透明胶带来覆盖小间隙。第5步：制作入口狭缝为了制作入口狭缝，将其中一个剃须刀片垂直粘上以覆盖正面的一部分间隙。使用单张纸将第二个刀片贴在第一个刀片旁边，在两个刀片之间形成一个细小的间隙。用胶带粘贴第二个刀片并使用电工胶带覆盖所有间隙，以防止任何光线进入外壳。第6步：制作衍射光栅这一步是项目中最关键的部分。衍射光栅负责根据波长分离光束。一种选择是直接购买衍射光栅。这些通常可以在线购买，价格约为4至5美元。另一种选择是使用旧的DVD光盘作为衍射光栅。两者都提供相似的结果。首先使用一把剪刀切入圆盘。当您更深入地切入磁盘时，您会注意到磁盘由两层组成，这些层将开始分开。将两层完全分开并丢弃由银涂层组成的一半。从后半部分切下四分之一，然后将边缘切成正方形，形成一个比镜头宽度稍大的小矩形。接下来，使用一些胶水将这块粘在镜头上。确保使用临时胶水，以便在您想重新使用网络摄像头时移除衍射光栅。注意：光谱仪工作的一个关键步骤是沿着圆盘的同心凹槽排列成垂直的，也就是说，它们需要与狭缝平行。如果它们不平行于狭缝，则不会发生衍射。步骤7：安装相机一旦衍射光栅粘在网络摄像头上，使用后槽将电缆穿过外壳，并将网络摄像头放置在与前表面成30度角的外壳后部，并与外壳中的狭缝对齐正面。在将网络摄像头固定到位之前，将网络摄像头连接到计算机并打开相机应用程序。将光谱仪指向光源并调整网络摄像头的位置，直到衍射光谱位于图像的中心。此时，您可以使用双面胶带将网络摄像头粘在底面上。第8步：测试要测试您的光谱仪是否正常工作，请将其指向光源并调整光源和光谱仪的高度，直到两者对齐。您可以使用一堆书或其他东西来调整垂直对齐方式，我决定使用一些旧的3D打印机耗材卷。将网络摄像头连接到计算机并打开相机应用程序。图像应由整齐的衍射光谱组成。您可以使用打印输出进一步装饰和标记光谱仪。步骤9：使用分析仪软件仅仅拥有光谱的图片可能无法提供太多信息，因此我用Python设计了一个程序来绘制光的强度。这将提供“峰值”之间的相对距离，可进一步用于确定光源中存在的波长。要运行该程序，您需要在计算机上安装Python以及一些额外的开源库。可以使用以下链接https://www.python.org/下载Python。可以通过终端使用pip下载和安装其他库。下面提供了库和终端命令：Opencv-pip安装opencv-contrib-pythonNumpy-pip安装numpyMatplotlib-pip安装matplotlib安装所有库后，您可以从以下GitHub存储库克隆频谱分析仪程序：https://github.com/kousheekc/DIY-Spectrometer-Analyser运行程序，您应该会看到网络摄像头提要。将网络摄像头指向光源，然后按键盘上的“r”按钮以捕捉感兴趣的提要区域。在光谱上单击并拖动鼠标，然后按Enter键。选择感兴趣的区域后，按“s”按钮捕获帧并使用图形可视化分析强度。您可以使用“q”按钮退出程序。第10步：最终结果测试完光谱仪和软件程序后，您就可以开始实验了。您可以将光谱仪对准各种光源，例如CFL灯泡、霓虹灯、白炽灯泡，甚至智能变色LED灯泡。您也可以走到外面，将光谱仪指向天空的清晰部分并探索结果。要测量某个光源的波长，您可以从具有已知波长的光源（例如激光）开始，并确定峰值位置与波长之间的关系。您还可以尝试其他各种有趣的实验，例如检测和测量食盐中的钠以及检测橄榄油中的叶绿素。使用这款低成本的光谱仪，您可以在家中进行各种简单有趣的实验。这个项目最初是针对因新冠疫情而无法进行实际实验和实验室的本科物理学生，尽管该过程对于任何人来说都很简单，无需正式的物理背景。我很想看到你自己版本的光谱仪，除此之外，可以在下方的评论里解决反馈、问题、评论、疑虑。

这是一个可以监测气候的集装保护室，您可以在其中存放书籍。我之所以选择做这个，是因为很多人把他们的旧书放在地下室或阁楼里。然而，大多数地下室太潮湿而无法存放书籍，而阁楼的温度可能太高，尤其是在夏天。不利于图书的保存在本教程中，您可以找到重新创建此项目的分步过程。第1步：补给品电子产品树莓派4型号b树莓派USB-C电源16GB微型SD卡以太网电缆ESP32USB-A转MicroUSB-B数据线面包板电源交流/直流电源适配器无焊面包板830分3x无焊面包板170点（如果你把东西焊接在一起，你可能不需要这些）树莓派突破扩展板+排线杜邦线（各种尺寸和类型）5x470Ω电阻1x10kΩ电阻LDR（光敏电阻）3x4键盘薄膜矩阵RFID-RC522模块RFID贴纸2x按钮液晶显示器电位器PCF8574DHT11模块伺服电机5V无刷风扇NPN三极管2n2222a二极管配件工具中密度纤维板15mm200x122cm中密度纤维板5毫米50x100厘米透明PS板100x50cm木板15x15mm270cm钢琴铰链螺丝门把手钩金属链（可选）花丝（可选）油漆（可选）工具工艺工具钻头砂纸画卷铣床强力胶第2步：原理图和接线为了制作我的原理图，我使用了Fritzing。在电气视图上，我用橙色表示3.3V，用红色表示5V。使用DHT11模块，您需要检查是否有传感器或模块。如果您有传感器，请按照电气视图中的说明进行连接。如果您有该模块，请按照面包板视图中的说明进行连接。第3步：数据库设计使用这个项目会收集很多数据。所有传感器和执行器都存储在历史记录表中。传感器和执行器存储在组件表中。考虑到我的项目中使用了书籍，该表也存在。为了让这一切更容易理解，我将书籍与作者和语言分开。第4步：设置ESP321、在ArduinoIDE中安装ESP32从ArduinoIDE打开首选项窗口：文件>首选项。最后你会找到“附加板管理器URL”，输入以下URL：https://dl.espressif.com/dl/package_esp32_index.js...打开板管理器：Tools>Board>BoardManager，单击“esp32byEspressifSystems”的安装按钮。2、上传代码使用USB数据线将ESP32模块连接到计算机。使用ArduinoIDE上传代码。请记住在连接时按下ESP32模块上的启动按钮intldr=4;内部伺服=22;constintPWMFreq=50;constintPWMChannel=0;constintPWMResolution=8;整数占空比=0;无效设置（）{Serial.begin(9600,SERIAL_8N1,16,17);ledcSetup(PWMChannel,PWMFreq,PWMResolution);ledcAttachPin（伺服，PWMChannel）；ledcWrite（PWMChannel，占空比）；}无效循环（）{如果（串行。可用（））{Stringline=Serial.readStringUntil('\n');如果（行==“LDR”）{int值=模拟读取（ldr）；浮动转换值=convertldr(value);Serial.println(convertedValue);}如果（行==“关闭”）{占空比=16；ledcWrite（PWMChannel，占空比）；Serial.println("锁已关闭");}如果（行==“打开”）{占空比=5;ledcWrite（PWMChannel，占空比）；Serial.println("锁已打开");}}}浮动转换ldr（整数值）{返回（值/4095.0）*100；}第5步：设置树莓派配置SD卡下载最新的RaspberryPi操作系统。下载Win32磁盘映像程序。使用SD卡格式化程序或类似程序格式化SD卡。使用Win32DiskImager在SD卡上写入树莓派操作系统转到SD卡目录并打开cmdline.txt。在行尾添加'ip=169.254.10.1'。保存文件。创建一个没有内容或扩展名的名为“ssh”的文件。将SD卡放入RaspberryPi并使用LAN端口和以太网电缆连接到您的计算机。将电源连接到RaspberryPi。配置树莓派使用Putty软件配置树莓派。使用IP地址169.254.10.1和端口22连接到pi，连接类型为SSH。使用入门信息登录->用户：pi&密码：raspberry建议尽快更改此设置->这里是执行此操作的指南https://www.raspberrypi.org/documentation/linux/usage/users.mdRaspi-config首先，我们必须启用不同的接口，为此我们必须键入以下代码：须藤raspi配置启用以下接口：一根线串行I2CSPI连接到WIFI首先，输入以下命令成为root须藤-i成为root后，使用以下命令：（将SSID替换为您的网络名称，并将密码替换为您的网络密码）检查这是否正确使用nano/etc/wpa_supplicant/wpa_supplicant.conf现在网络已经添加好了，我们进入WPA客户端界面wpa_cli选择您的界面接口wlan0重新加载文件重新配置最后检查您是否已连接：ipa更新RPi+安装软件更新RPIsudoapt-get更新sudoapt-get升级现在Pi已更新，请安装Apachesudoaptinstallapache2-y安装MariaDBsudoaptinstallmariadb-servermariadb-client-y安装python包pip3安装flask-corspip3安装flask-socketiopip3安装mysql-connector-pythonpip3安装geventpip3安装gevent-websocket现在这一切都完成了，重启Pi。设置数据库现在一切都安装好了，我们将设置数据库。只需按照本指南https://pimylifeup.com/raspberry-pi-mysql/第6步：建造外观在上图中，您可以找到估计的测量值。我建议让左边的部分稍微大一点。这样，连接组件会更容易。切割MDF板和PS板使用15毫米MDF锯开盖子和底部。这些是440x210毫米。使用略小的5毫米MDF看到第二个底板。现在我们有了正面和背面，以45°角切割它们。这些是，在外侧（最长边）470x240mm。这是15毫米MDF。侧面也以45°角切割。再次使用15mmMDF315x240mm。最后我们有了假天花板和墙壁。使用5mmMDF，切割一块241x290.5mm的板和一块241x249.5mm的板。以45°角为门切割4块木板（15x15毫米）。切下2块木板(15x15mm)以进一步支撑盖子。检查门的木材尺寸和高度和宽度7毫米的尺寸。将这些测量值用于PS片材。在木材上铣槽现在板子被切割了，是时候铣一些大约7mm的凹槽了。我从背面（内部）开始。从左侧向中间做一个水平凹槽。使用第一块板(241x290.5mm)测量需要停止的位置。将此板向左移动5毫米。要制作垂直凹槽，请使用第二块板(241x249.5)并将其向下移动5mm。对于表壳的正面，重复此过程，但从右侧测量。取一个侧面，使用正面和背面，测量水平面必须铣削的位置。最后但并非最不重要的一点是在底部(15mm)板的底部铣出一个水平凹槽。在木头上为门磨一些凹槽，这样PS板将固定到位。为组件/电源创建孔接下来，我们将为组件打孔。可以根据您希望它的外观来选择这些位置。第一个并不是真正用于组件。在盖子上看到一个把手。接下来在背面为电源适配器电缆钻一个孔。尺寸取决于所使用的电缆类型。在风扇的假天花板上钻一个洞。在同一块板上为DHT11模块切割一个矩形。在前面为LCD、键盘、RFID阅读器和按钮锯开孔。在底部钻2个孔，一个用于LDR（在凹槽的一侧），另一个在另一侧用于将电线连接到ESP32。在门的前面切一个矩形。在伺服臂的假墙上切一个矩形。建立案例现在使用螺丝将它们连接在一起。使用钢琴铰链，这可以切割成合适的尺寸，以连接盖子和门。将门把手安装在门的外侧，将挂钩安装在门内侧。请注意，在将较薄的底板连接到较厚的底板之前，您需要为LDR接线。连接组件使用螺钉将组件连接到外壳上。在必要时添加一些电工胶带以防止电线脱落。使用花线，我将冰棒棍的一部分连接到伺服臂上以使其更长。收尾工作最后，根据油漆罐上的说明，对木材进行打磨和油漆。这可以在您附加所有内容之前完成。但如果你只想在外面涂漆，这可以作为最后一步完成。

在本教程中，我将向您展示如何制作固定式书架蓝牙扬声器。它是固定的，因为它不打算移动，这也是它不是电池供电而是电源供电的原因。它具有一个100w放大器和一个5.0蓝牙音频模块，它们都放置在一个木箱中。为了制作盒子，我使用了山毛榉木和冷杉木，我有一些冷杉木的废料，另外，我给自己买了一块山毛榉木。我使用这两个是因为我认为它们会很好地相互对比。我还将与您分享一些关于如何检查一切是否正常工作的提示和技巧，如果您决定自己尝试一下这个项目，请进行一些故障排除。补给品蓝牙音频模块电源2x放大器（这里我使用了tpa3116D类单声道放大器）扬声器扬声器格栅（可选）高音喇叭100Ω电阻器2x木板L型木条电缆连接器螺丝钉子金属丝转变电容器和线圈（或交叉）电源线工具：烙铁以及一些焊料、钻头、热胶枪、拼图（或手锯）、砂带机（或锉刀）、螺丝刀、钳子、美工刀。第1步：获取您的组件虽然我写了一份材料清单，扬声器受到它们可以转换为音频的电能的限制，这意味着您需要确保您使用的扬声器可以处理放大器产生的能量，因此，例如，我使用了tpa3116D类单声道放大器，它在2Ω负载上的最大输出功率为100w，因为我使用了4Ω扬声器，因此我获得了最大50w的输出功率。第2步：制作扬声器孔在这一步中制作两个孔，一个用于扬声器，一个用于高音扬声器。首先，测量您正在使用的扬声器和高音扬声器，并在板上描绘出轮廓，然后钻一个孔以插入拼图刀片，然后切出您之前描绘出的圆圈。对高音扬声器也重复此操作。第3步：测量盒子1/3首先切掉正面（上面有扬声器的那个），然后是盒子的背面，因为这两个是第一面（从木板上切下来的）的相同使用尺寸来勾勒出尺寸为背面，然后切掉那一边。我没有在这里向您展示任何尺寸，因为它们并不重要，它们可能会有所不同。第4步：测量盒子2/3在这一步中制作顶部和底部（此时我改变了我使用的木材，只是为了让它们相互对比）。首先测量您在上一步中制作的一侧的长度，将其描绘出来，然后将其剪掉。对顶部也重复此操作。第5步：测量盒子3/3在这一点上，你应该有盒子的4个边，在这一步中组装它们，这样你就可以画出另外两个边，然后也把它们剪下来。第6步：将盒子放在一起在这一步中，将盒子放在一起，但让一侧打开，以便您可以在盒子中安装电子设备。钻出导向孔，然后用螺丝将盒子放在一起。第7步：故障排除（电子）要使其正常工作，您需要同时为放大器和蓝牙模块供电，但问题是您不应该使用相同的电源为它们供电，而接地回路是一个原因。接地回路是由电气设备的互连引起的，导致有多个接地路径，尽管您可以使用其中一个接地回路隔离器来解决这个问题，但我在这里没有这样做。为了解决这个问题，我用了两个电源。一个来自旧笔记本电脑充电器（用于放大器），另一个来自蓝牙模块（5v）。请注意，如果您使用一个带有接地回路隔离器的电源，您还应该使用某种降​​压转换器为蓝牙模块供电。第8步：准备电源和电子设备您可以拆开这些电源以暴露内部的电线，或者您可以使用电缆连接器之类的东西来进行正确的电路连接。如果您使用预制放大器，那么您应该能够在其上看到一些字母，它们会告诉您什么东西放在哪里。VCC代表电源输入OUT代表输出（这是扬声器去的地方）+GND-（或类似IN的东西）代表输入（来自蓝牙的信号在这里）。在蓝牙模块上，您还应该看到一些字母，更准确地说是R、GND和L。这是立体声输出，因为这是一个单声道放大器，您需要将它们混合为单声道。只需使用两个100欧姆电阻即可。一个电阻连接到R，然后另一个连接到L并将这两个电阻的末端扭在一起。并将一小段电线焊接到GND（这是蓝牙模块的输出）。第9步：电子产品组装好的，这就是将蓝牙模块的输出连接到放大器输入的方式。喇叭和高音喇叭接功放的输出，最后接电源，一个接功放，一个接蓝牙模块。当然，要为整个情况供电，请确保为电源线钻孔。并且还热粘合所有组件以将它们固定到位。第10步：交叉为了获得最佳结果，您需要进行一些实验。所以分频器的目的是消除一些进入高音扬声器的频率。简单的分频器是电容器和电感器的组合。就我而言，我使用了两个并联的10uF电容器（相当于一个20uF电容器），并且还使用了一个手绕线圈。电容器和线圈串联连接，这意味着放大器输出的一根线连接到高音扬声器的一根线，放大器输出的另一根线连接到线圈的一根线，然后从线圈连接到电容器，并且然后从电容器到高音扬声器。总而言之，放大器的输出进入扬声器，然后分频到高音扬声器。第11步：完成盒子电子设备就位后，关闭盒子的最后一面。第12步：L型木条这款L型木条具有90度弯曲，非常适合盒子的边缘。首先边测量边测量，然后切出这些碎片。之后，使用一些钉子将这些部件固定到位，就是这样。第13步：切换最后，添加一个开关，为此您应该切断整条电源线或仅切断一根电线，在我的情况下，我用剪线钳剪断了一根电线。有了开关，这个项目就完成了。

在该项目中，针对智能灌溉应用，比较了用于量化计划中可用水量的不同传感器。1.概要灌溉系统的发展对于农业的正确维护和改善作物产量至关重要。迄今为止，商业上有多个传感器可以通过不同的方式（例如，电导率，电容）来测量土壤中的水分。但是，这些传感器的性能可能会因为用于水检测的系统不同而有所不同。在这个项目中，我们比较了用于测量植物需水量的不同系统。我们将这项研究分为两个部分：土壤湿度的测量和植物内部水分的测量。两种方法都可以用来比较侵入性和非侵入性方法在确定植物需水量方面的准确性。在所有情况下，使用水泵将被测植物用水250mL浇水两次。我们首先使用干燥的土壤放置被测植物。使用水泵将土壤浇灌250mL，并在1小时内测量传感器的响应情况。然后，我们在测量水传感器检测到的变化的同时提供了另外的250mL。然后记录响应，我们在灵敏度，噪声水平和响应时间方面对设备进行了比较。2.基于土壤的水含量检测方法2.15探头NPK传感器5探头NPK传感器是一种多功能设备，能够从土壤中测量多达7种不同的参数（温度，氮，磷，钾，pH，电导率和水分）。它由5个可以插入土壤中的金属探针组成，并且由于它使用RS485通讯进行操作，因此可以与使用LTT设备的arduino微控制器接口使用。用于土壤分析的5探针NPK传感器这样，它可以很好地表征土壤，从而能够估算出所用肥料的数量，质量和湿度。但是，当我们在添加任何水之前测试干燥的土壤样品时，氮，磷，钾，电导率和湿度传感器提供的响应信号为0，而pH设置为7。用250mL的土壤浇水后，传感器开始发送不同土壤参数的读数。获得了信号的初始峰值，并且值稳定在特定值上，当土壤再用250毫升第二次浇水时，该值会略有增加。以下是在浇灌土壤样品之前和之后从这些组件获得的值，以及信号稳定后的信号噪声（σ）。在分别记录了氮，磷，钾，pH，电导率和湿度值的信号后，从5探头传感器获得的图表。在N，P，K，电导率和湿度测量的情况下，在这些传感器中观察到0.38mg/kg的低信号噪声。加水后，这些传感器需要20分钟的时间才能使信号稳定。该值用作设备的响应时间，并针对该项目中测试的所有传感器进行了计算。但是，pH信号显示出很高的噪声，并且在7到9之间变化很大。与我们测试的其他传感器获得的值相比，从磷和氮的浓度获得的值相同，并且湿度和电导率值较低。因此，尽管该系统可以检测出土壤样品中是否存在水，但我们可以预见，该设备的灵敏度较低，并且更适合于需要大量供水的环境。2.2土壤水分和温度及EC传感器该工业级土壤传感器的配置类似于先前描述的5探针土壤传感器。在这种情况下，系统包含3个可插入土壤的耐腐蚀探针。该设备可以使用一系列金属探针测量电导率和土壤水分，并且可以使用LTT设备与arduino微控制器接口。土壤水分和温度及EC传感器，用于土壤表征。与以前使用5探针传感器的情况相反，该设备甚至可以在添加水之前就测量干燥土壤的电导率，这表明灵敏度更高，检测极限更低。但是，所获得的信号噪声相对较高，为0.41uS/cm。另外，与使用五探针传感器获得的电导率测量值相比，电导率的测量值高。加水前后电导率随时间变化的结果如下所示。监测土壤样品中的电导率后获得的图。用250mL水浇灌土壤样品后，信号增加到大约3250uS/cm。传感器的响应时间显着缩短，为11分钟，在干燥土壤中的响应范围为154uS/cm。该结果表明灵敏度高于5探头传感器。但是，与以前的情况相比，该传感器可以测量的参数范围（电导率和湿度）受到限制。2.3电导率传感器使用模拟电导率传感器（见下文）对土壤中的水分进行了另一项测试。在这种情况下，在两个电极之间施加电压，并测量电流的变化。原则上，电流的这种变化可以归因于土壤中水的存在，这会降低其电阻。但是，这种电导率也可能会受到土壤中盐分浓度的影响，从而降低了检测的特异性。用于土壤特性的电导率传感器。与前面介绍的两种方法相反，该设备只能使用arduino微控制器供电，并且不需要用于信号收集的其他硬件（例如LTT）。因此，可以更轻松地将其合并到我们的项目中。给干燥的土壤浇水后，该设备的响应时间与前一种情况下的响应时间相似，范围为9分钟。使用arduino微控制器监测土壤样品中的电阻后获得的图。尽管设备的响应时间相对较短，但噪声水平仍高于以前的情况，导致电压标准变化为0.14V/min。此外，给植物浇水时接收电压的变化很小，从2.11到1.84V不等。与以前的方法相比，这些结果表明该设备的灵敏度和检测极限更低。2.4电容式传感器用于土壤湿度测量的基于电容的传感器是用于智能园艺应用的最广泛的传感器之一。该设备由单个探针组成，由于介质介电常数的变化，其电容在有水的情况下也会发生变化。因此，该信号受土壤介质中离子的影响较小，而对土壤中水含量的变化更具特异性。用于土壤表征的电容式传感器。与之前的情况类似，该设备可以与arduino微控制器接口，而无需额外的硬件或外部电源。此外，该设备的测量噪声水平显着低于电导率传感器的先前情况，仅为0.01V/min。使用arduino微控制器监测土壤样品中的电容后获得的图。向土壤中加水后，所获得的信号从3.05变为2.66V，表明其灵敏度高于电导率传感器的灵敏度。此外，响应时间在所有用于土壤测量的测试设备中最低，约为1分钟。3.基于植物的水含量检测方法3.1力传感器附在叶子上获得有关植物水分状况信息的一种有前途的非侵入性方法是进行膨胀分析。植物茎叶的结构由于其内部的流体压力而得以维持。然而，当可用水量低时，水压降低，并且植物结构内部的压力趋于降低。水压力的这些差异可以通过使用如下所示的力感测电阻器通过弯曲叶片来间接评估。用于叶片表征的力传感器。将该力感测电阻器放置在叶片表面，并使用参考电阻器评估电阻，如下所示。这种设置使我们能够通过叶片上传感器上的作用力来确定植物内部的水压。这种力是由于水分条件导致叶片弯曲的结果。尽管这种方法使我们能够以无创方式检测何时浇水，但灵敏度很低，加入250mL水后信号从3.35V变为3.33V。但是，我们预见到，如果将植物长时间保持在干燥条件下，并且叶片弯曲明显，这些变化将更高。下图显示了对来自叶片的信号力的监视。使用arduino微控制器监控力后获得的设备设置和曲线图。给植物浇水后，从传感器获得的电压从3.35V降低至3.33V。尽管传感器在测量叶片运动时灵敏度较低，但噪声水平却明显低于以前的方法，仅为40mV/min。此外，在经过测试的传感器中，响应时间最短，为40s。因此，尽管该系统的灵敏度较低，但是通过叶片施加的力来测量膨胀度仍然是一种有前途的非侵入性方法，用于测量植物的需水量。3.2恒电位仪木质部汁液中离子浓度的变化也可以指示植物中的水分含量。这种变化通常反映在杆内部电阻的变化中。当盐浓度高时，这是茎内水分少的结果，鉴于组织的电导率较高，电阻会降低。相反，当水量较高时（在给植物浇水时会发生这种情况），电阻会降低。因此，这种测量可以很好地表明我们工厂的水需求。对于此测量，我们按照此处先前报告的工作的指示使用了定制的恒电位仪。最终设置与以下所示类似。该图取自我们先前的项目“一种用于传感应用的低成本恒电位仪”。将三电极电池插入被测植物的茎中，并通过在茎上施加多个电压后测量接收到的信号，进行溶出伏安法测定。然后计算所获得地块的斜率，然后可以外推茎的阻力。如预期的那样，当给植物浇水时，该阻力增加，从初始值370.4kOhm上升到500.0kOhm，并在添加第一批水后随时间稳定增加。植株第二次后未观察到对这种增加趋势的影响。恒电位仪的抗性表征结果，以及在浇水前后监测植物茎后获得的图。在这种情况下，由于每15分钟进行一次测量，因此无法估算设备对水状态变化的响应时间。如观察到的，当植物第二次浇水时，茎的阻力以相同的速率保持增加。这种行为可能表明即使土壤中的水丰度发生了变化，植物对水的吸收也不断增加。3.3阀杆的开路电位测量通过使用开路电势测量（OCP）进行测量植物水分吸收的最终方法。当两者之间没有电流流动时，与参考相比，该OCP与电极的电位有关。由于溶液中的离子是带电的，因此当它们吸附到电极上时可以产生电化学势，该电势可以测量并与浓度相关。为了进行这些测量，我们使用了来自arduinopH传感器的标准电势计，并将参比电极和工作电极连接到丝网印刷电极上，该丝网印刷电极类似于使用低成本恒电位仪的先前方法中使用的电极。OCP传感器用于基于植物的水测量。然后记录电极电压随时间的变化。在这种情况下，传感器的噪声水平在0.29V/min的范围内，这是所研究传感器中发现的最高噪声水平之一。给植物浇水后，设备的OCP值从2.44V下降到2.03V，这表明茎中离子的浓度降低了。这样，该方法也可以用于以良好的灵敏度确定植物的浇水需求。通过测量植物茎中离子的变化，可以对水的需求进行更准确的评估。但是，噪声水平很高，这可能会导致设备灵敏度下降。4.总结下面提供了不同测试传感器的性能摘要。尽管五探头传感器在测试中提供的信息量最大，但灵敏度较低，并且需要相对较长的时间才能达到稳定的读数。相反，用于土壤水测量的电容式传感器具有响应速度快，噪声相对较低和灵敏度高的优点。但是，测量仅限于一种土壤参数（湿度）。在基于植物的传感器的情况下，接收到的信号更能指示植物的生理状态。这种方法使我们能够更准确地测量植物的需水量，因为正如我们观察到的那样，信号不受土壤条件的影响，但受植物内部水分的可用性的影响。但是，这些方法通常都很吵。在恒电位仪的情况下，由于在伏安法期间收集了大量数据点，因此每15分钟仅进行1次测量。尽管通过使用OCP测量可以克服对工厂内部电解质进行连续监控的挑战，但这种方法会导致较高的电化学噪声。下面总结了我们测试的传感器的优缺点。

生物监测仪是一种小型设备，可以测量由人体或器官（心脏，大脑，肌肉，眼睛）产生的非常微弱的电信号（幅度只有几微伏）。Biomonitor通过蓝牙将测量的信号发送到PC或手机。它最初是为PalCom项目（丹麦奥尔胡斯大学）设计的，后来还用于脑机接口的研究。生物监测器中的所有电路均在3.3V电压下运行。为了使用一个1.5V电池或1.2VNiCd/NiMH电池DC/DC转换器为生物监测器供电。生物监测器的模拟和数字部分具有独立的电源（VA和VD）。为了使放大器正常工作，使用ADC参考电压形成虚拟地（VREF）。生物信号放大器微弱的生物电信号被三级差分放大器放大和滤波。它的第一级包含精密仪表放大器INA118/INA126（见图）。来自测量输入（CH+和CH-）的共模电压被缓冲，然后由参比电极驱动器使用。下一阶段是通过槽RC高通滤波器连接的，以去除直流分量。最后一级由带通滤波器组成，其最高截止频率约为60Hz，因此建议使用200Hz的采样频率以避免混叠。参比电极驱动器来自两个通道的共模电压用于驱动参比电极。即使仪表放大器的CMRR不足，它也可以使测量输入上的共模电压降至最低，从而减少测量信号中的干线干扰。蓝牙模块为了无线传输所有数据，使用了Bluegiga的WRAPTHOR模块。它是具有蓝牙堆栈和ASCII接口固件的完整蓝牙无线电，这使得蓝牙堆栈对于应用程序是不可见的。该模块通过UART端口与微控制器通信。所有蓝牙操作（例如搜索设备，建立和释放连接等）均通过发送简单命令（例如INQUIRY，CALL）来完成。建立连接后，将按照有线串行连接的方式发送和接收数据。中央处理器生物监控器由8位RISC微控制器ATmega8L控制。它配备了8kB的FLASH程序存储器，1kB的SRAM，UART，带有内部2.56V参考电压的8通道10位ADC和SPI串行接口，可轻松上传新固件。ADC的输入0和1（引脚ADC0和ADC1）连接到差分放大器。ADC（ADC6）的通道6用于测量电池状态。电源单元使用引脚AREF上可用的内部基准电压。蓝牙模块连接到微控制器的UART引脚（RXD和TXD）和PD2引脚（BT模块的RESET_IN）。PD3引脚（INT1）连接到用户按钮。扩展板/编程器连接器上提供SPI引脚，RESET，ADC2至ADC5和一些I/O引脚。CPU使用外部7.3728MHz晶体谐振器来正确生成UART的标准传输频率（例如115200bits/s）。外文原文：点击原文声明：本文由Hackaday授权电路城翻译，系电路城的原创内容，转载请注明出处！

该项目描述了如何使用SLG46140VGreenPAK™IC作为控制单元来创建被动式红外自动门控制系统。硬件部件：DialogSemiconductorSLG46140×1个DialogSemiconductorGreenPAK高级开发板SLG4DVKADV×1个在这个项目中，我们将说明如何使用GreenPAK™SLG46140V打开和关闭自动门。我们使用了被动红外（PIR）HCSR501传感器来检测门的边界/周围附近是否存在人员，然后使用GreenPAK来控制L298N电机驱动器。提议的设计在工业，办公室，大学，购物中心等中具有广泛的应用。下面我们描述了了解解决方案如何设计为设计自动门系统所需的步骤。但是，如果您只想获取编程结果，请下载GreenPAK软件以查看已完成的GreenPAK设计文件。将GreenPAK开发套件插入计算机，然后点击程序来设计解决方案。解释在此设计中，PIR传感器会根据发出的红外线水平来检测人的存在。PIR传感器的输出用作GreenPAK的模拟输入，GreenPAK处理输入并管理信号时序。当PIR传感器输出HIGH时，GreenPAK将通过L298N电机驱动器电路打开门。如果PIR输出LOW超过六秒钟，则门将关闭。图1.自动开门和关门系统流程图被动红外（PIR）运动检测器模块PIR传感器可测量从其视野中的物体发出的红外线水平。该项目中使用的传感器的范围约为六米。PIR传感器能够感应运动，通常用于检测人类是否已移入或移出传感器的范围。它们体积小，价格便宜，低功耗，易于使用且具有弹性。它们通常在家庭和企业使用的家用电器和小工具中找到。它们通常被称为PIR，“被动红外”，“热电”或“IR运动”传感器。温度高于绝对零的所有物体都以辐射的形式散发热量，因为辐射是在红外区域，因此人类看不见它。物体越热，发出的红外线越多。无源红外传感器中的无源术语是指PIR传感器不产生或辐射任何能量以进行检测的事实。它们通过检测其他物体释放的能量来工作。当人经过PIR传感器前面时，它将人体的热量转换成输出电压变化，从而触发检测。当检测到物体时，PIR传感器的输出引脚的电压电平为3.3v。如果没有物体，则输出约0v。PIR传感器如图2所示。图2.PIR传感器它具有三个将其与GreenPAK连接的端子。表1中显示了每个终端的详细说明。表1.PIR传感器PIN功能L298N电机驱动器模块这种双向双向电机驱动器模块multiwatt15封装基于非常流行的L298双H桥电机驱动器IC。该模块使用户可以轻松，独立地在两个方向上分别控制两个最大电流为2A的电动机。它具有高达40v的高工作电压。它可以驱动两相步进电动机，四相步进电动机或两相直流电动机。它具有一个大容量的滤波电容器和一个续流二极管，可以保护电路中的设备不受感性负载反向电流的损坏，从而提高了可靠性。它可以驱动5v-35v，其逻辑电平为5v。图3.L298N电机驱动器电动机驱动器执行的功能如表2所示。表2.L298N电机驱动器的功能框图下面显示了PIR传感器，GreenPAK和L198N电机驱动器之间的连接框图。图4.连接框图顺时针电机控制当PIR传感器感应到其范围内的物体时，它会在其OUT引脚上输出HIGH，该引脚连接到GreenPAK的Pin10。当Pin10上的电压上升到1v以上时，将对DFF4计时，将POR（上电复位）传递到Pin4，Pin4与顺时针方向的电动机相连，从而导致门打开。CNT1/DLY1和反相器2-L0上的两秒钟上升沿延迟会产生一个单脉冲，当经过2秒时，它将重置DFF4。逆时针电机控制CNT0/DLY0在ACMP输出上产生六秒钟的下降沿延迟。当该延迟块的输出下降时，PDLY块中的下降沿检测器为DFF5计时，该DFF5连接到另一个两秒一发脉冲电路。2位LUT2连接到Pin13，用于确保两个电机都不会同时尝试以相反的方向运行。该LUT确保逆时针电动机仅在不尝试顺时针电动机运行时才能运行。图5.用于自动门控制系统的GreenPAK设计结论在这个项目中，我们设计了一个被动红外自动门控制系统，该系统使用SLG46140VGreenPAKIC作为控制单元。事实证明，小型IC能够正确正确地执行此任务。GreenPAK能够在不使用几个组件块的情况下实现此解决方案，这意味着设计人员可以在必要时为GreenPAK设计添加其他功能。应用领域提议的设计可用于以下应用：1.在医院和科学实验室中，可以使用自动门来确保区域安全，因为人们无需操纵门即可通过该门，从而确保门保持关闭状态，同时减少交叉污染的风险。2.对于坐轮椅的人和其他身体残疾的人，自动门是必不可少的，因为传统的门可能很难为身体残疾的人打开。3.自动门可用于人们经常举手的仓库和其他设施，通过使人们更容易走动来提高安全性和效率。硬件图片图6.硬件演示

在本项目中，我们将使用超声波传感器来测量距离，检测物体并以常用的测量单位提供O/P。硬件组件：ArduinoUNO×1个超声波传感器-HC-SR04（通用）×1个面包板（通用）×1个跳线（通用）×1个USB-A至B电缆×1个软件应用程序和在线服务：ArduinoIDE可以在超声波传感器和Arduino之间直接建立连接（或），也可以使用Breadboard实现相同的功能。•将超声波传感器的Vcc引脚连接到Arduino上的5V•将超声波传感器的GND引脚连接到Arduino上的GND•将超声波传感器的Trig引脚连接到Arduino上的D6•将超声波传感器的回波针连接到Arduino上的D5带有Arduino的超声波传感器-使用面包板的电路连接：超声波传感器具有广泛的应用，例如距离测量，物体检测，避障等。该项目的设计牢记要寻找使用Arduino的超声波传感器的基本设置的人员。任何类型的Arduino均可用于此项目。工作非常简单，按照电路图进行连接并打开电源后，超声波传感器就会发送声波。当波与物体接触时，它们会反弹回传感器。因此，通过将速度乘以时间来计算距离。此处的速度是指声音的速度，即每秒340米。以厘米/微秒为单位为0.034，以英寸/微秒为单位0.0133858。我们必须将速度除以2，因为声波在撞击物体后向前传播并返回。另一方面，时间是声波向前传播和向后反弹所花费的持续时间。因此，很容易确定物体与超声波传感器的距离。您可以在下面的代码中找到计算。在串行监视器中看到的输出：相关代码：/**CreditstoallsourcesonGoogle,actingasreferencetothiscodebelow.Thiscodeisnot*TechValer'sowncreation.TechValerhasreferredtodifferentprojectsandwebsitesto*findaneasycodeforbeginnerstogetstartedwithUltrasonicSensorHC-SR04andArduino.*TechValerdoesnotclaimthiscodetobeitsown.TechValerisgreatlythankfulfororiginal*creatersofthiscodeandalsoallotherswhoactedasreference.*//**AboutTechValer**Whatcomestomindwhenyouthinkoftech...hmm,I'msureyou'rethinkingofiPhone,*Alexa,BostonDynamicsroboticdogetc.,atleastthat'swhatIwouldhavethoughtof.*Mypointhereis,whenyoulookinsidethistech...you'llfindweirdboardswith*componentsattachedtoit.ThisstuffiselectronicsandweatTechvalerdeeplyappreciate*thispieceoftech.Asthenamesuggests,weareTechEnthusiastswhoknowtheWorthand*Potentialoftheseamazingtechstuff!So,checkoutourwebsitetechvaler.comtofindout*more.I'msureyouwillnotregret...*//**Note:AnymodelofArduinocanbeusedforthisproject.Justkeepinmindthedigitalpins.*Thereadingsavailableintheserialmonitorarealmostaccurate.*Refertothedocumentationforbetterunderstandingofthisparticularcodeandproject.*//**ThankstoDronaAutomationsPvt.LtdforSponsoringthisproject!*/#definetrigPin6//ConnecttrigpintoD6onArduino#defineechoPin5//ConnectechopintoD5onArduino//definesvariableslongduration;//It'savariableforthedurationofsoundwavetravelintinchdistance;//It'savariableformeasurementofdistanceininchesintcmdistance;//It'savariableformeasurementofdistanceincentimetersvoidsetup(){pinMode(trigPin,OUTPUT);//SetsthetrigPinasanOUTPUTpinMode(echoPin,INPUT);//SetstheechoPinasanINPUTSerial.begin(9600);////ForSerialCommunication}voidloop(){digitalWrite(trigPin,LOW);//ClearsthetrigPinconditiondelayMicroseconds(2);digitalWrite(trigPin,HIGH);delayMicroseconds(10);digitalWrite(trigPin,LOW);duration=pulseIn(echoPin,HIGH);//ReadstheechoPin,returnsthesoundwavetraveltimeinmicroseconds//Calculatingthedistanceinchdistance=duration*0.0133858/2;//Tocalculatethedistanceininchcmdistance=duration*0.034/2;//Tocalculatethedistanceincm//DisplaysthedistanceontheSerialMonitorSerial.print("Distance:");Serial.print(inchdistance);Serial.println("inch");Serial.print(cmdistance);Serial.println("cm");}

通过设置运动传感器来学习输入和输出的基础知识。RaspberryPiPico具有许多GPIO引脚，我们只需在代码中配置这些引脚即可将其用作输入或输出。在本指南中，我们将学习如何使用输入（在这种情况下为传感器）和以LED形式的输出进行工作。在本指南的最后，我们将在16行MicroPython中提供一个简单的运动检测器。在本指南中，我们将学习如何使用RaspberryPiPico的GPIO引脚作为数字输入和输出，这些输入和输出使用高电平和低电平作为一种简单的控制方法。建立该项目的电路增加了一个额外的组件，即一种被动红外（PIR）传感器，该传感器通常用于家庭安全系统中以检测运动。在此项目中，它将执行相同的功能，并且当传感器报告运动时，我们的代码将触发一个LED亮起。将传感器添加到项目中需要：•半尺寸面包板•LED灯•330欧姆电阻•PIR传感器•3x母对公跳线1.将RaspberryPiPico插入面包板，使其位于中央通道上方。确保MicroUSB端口位于面包板的一端。2.将一个330Ohm的电阻器插入面包板，其一脚应与GND串联，该脚为PIN38。另一脚应插入面包板的-导轨。这为我们提供了GND导轨，其中该导轨中的所有引脚都连接到GND。3.插入一个LED，将长脚（阳极）插入面包板的针脚34，并将短脚插入GND导轨。现在已建立电路。PIR传感器具有三个引脚。VCC，OUT和GND。VCC引脚用于从RaspberryPiPico提供3.3V电源。4.使用跳线将VCC从PIR连接到电阻旁边的3.3V引脚（引脚37）。5.使用另一根跳线将PIR的OUT引脚连接到Pico的引脚21。6.将PIR的GND引脚连接到面包板的GND导轨。7.建立电路后，使用微型USB导线将RaspberryPiPico连接到计算机。打开Thonny应用程序。现在，我们开始对项目进行编码，并在“入门”项目中使用的代码的基础上，包括输入，PIR传感器和条件测试，以检查传感器是否已触发。1.从计算机库中导入Pin类，然后导入utime。这些库使我们能够分别与GPIO通信并控制我们的项目进度。frommachineimportPinimportutime2.创建一个对象“led”，该对象用于在物理GPIO引脚和我们的代码之间创建链接。在这种情况下，它将设置GPIO28（映射到板上的物理引脚34）作为输出引脚，其中电流将从RaspberryPiPicoGPIO流入LED。然后，我们使用该对象指示GPIO引脚拉低。换句话说，这将确保在项目开始时GPIO引脚被关闭。led=Pin(28,Pin.OUT)3.创建另一个对象“pir”。此对象用于在我们的代码和GPIO引脚之间创建连接，该GPIO引脚用于从PIR进行OUT连接。默认情况下，PIR传感器OUT被拉高，并且当检测到移动时，PIR将OUT引脚拉低。为确保传感器正常工作，我们将引脚设置为输入，然后将GPIO引脚拉高。pir=Pin(16,Pin.IN,Pin.PULL_UP)4.确保在项目开始时LED熄灭，然后等待三秒钟再继续操作。这两行确保我们不会从LED看到“错误触发”，并给传感器留出一些时间来稳定使用。led.low()utime.sleep(3)5.在whileTrue循环（无尽循环）中，使用打印功能来打印用于PIR传感器的GPIO引脚的当前值。如果没有移动，则返回1，如果没有，则返回0。whileTrue:print(pir.value())6.创建一个条件测试，检查存储在pir.value中的值。如果值为0，则检测到运动，然后将消息打印到PythonShell。然后打开LED（高电平）并暂停五秒钟，同时保持LED点亮。ifpir.value()==0:print("LEDOn")led.high()utime.sleep(5)7.没有检测到运动时，将激活条件测试的最后一部分。使用Else条件将消息打印到PythonShell，然后添加一行以关闭LED（低电平），然后暂停0.2秒。然后重复循环，并再次运行条件测试。else:print("Waitingformovement")led.low()utime.sleep(0.2)8.单击保存，然后选择将代码保存到MicroPython设备（RaspberryPiPico）。将文件命名为PIR.py，然后单击“确定”进行保存。您的代码应如下所示。frommachineimportPinimportutimeled=Pin(28,Pin.OUT)pir=Pin(16,Pin.IN,Pin.PULL_UP)led.low()utime.sleep(3)whileTrue:print(pir.value())ifpir.value()==0:print("LEDOn")led.high()utime.sleep(5)else:print("Waitingformovement")led.low()utime.sleep(0.2)9.要运行代码，请单击绿色播放/箭头按钮，然后PythonShell将更新为“等待移动”和“LED亮”。PIR传感器非常灵敏，起初您可能会看到一些误触发，但传感器会稳定下来。

超声波传感器使用声音脉冲和简单的计算来确定其自身与前方物体之间的距离。它们通常用于机器人中，以确保机器人不会行走或滚入障碍物。我们还在RaspberryPi厕纸提醒中使用了一个，以告知何时纸卷用完了。在本教程中，我们将使用超声波距离传感器HC-SR04+快速确定物体与我们的RaspberryPiPico的距离。对于此项目，您将需要•运行MicroPython的RaspberryPiPico•Thonny安装在您的计算机上•一个HC-SR04P或HC-SR04+超声波传感器•4x公对公跳线•半面包板或全尺寸面包板RaspberryPiPico上超声波传感器的硬件设置1.此版本仅使用与RaspberryPiPicoGPIO上使用的3V逻辑兼容的超声波传感器。HC-SR04P和HC-SR04+与3V和5V逻辑兼容，因此非常适合RaspberryPiPico，Pi和Arduino项目。2.将HC-SR04P超声波传感器插入面包板。3.使用公对公跳线将RaspberryPiPico的3V3引脚连接到超声传感器的VCC引脚。4.连接一个GND引脚上树莓裨微微到GND引脚使用跳线超声波传感器的。5.将超声传感器的触发引脚连接到RaspberryPiPico的GPIO引脚3。6.将超声波传感器的Echo引脚连接到RaspberryPiPico的GPIO引脚2。RaspberryPiPico上超声波传感器的软件设置建立电路后，连接您的RaspberryPiPico并打开Thonny应用程序。1.从计算机库导入Pin类，然后导入utime库。前者用于控制GPIO引脚，后者是基于时间的函数库。frommachineimportPinimportutime2.创建两个新对象，触发器和回声。这些对象配置要与超声传感器一起使用的Pico的GPIO引脚。例如，我们的触发引脚用于发送电流脉冲，因此它是输出引脚。回波引脚接收反射的脉冲，因此回波是输入。trigger=Pin(3,Pin.OUT)echo=Pin(2,Pin.IN)3.创建一个函数ultra（），其中将包含读取所需的代码。defultra():4.将触发引脚拉低，以确保其未激活，然后暂停两微秒。trigger.low()utime.sleep_us(2)5.在将触发器引脚拉低之前，将触发器引脚拉高五秒钟。这将从超声波传感器发送一个短脉冲，然后关闭该脉冲。trigger.high()utime.sleep_us(5)trigger.low()6.创建一个while循环以检查回波引脚。如果没有收到回波脉冲，则更新变量signaloff，使其包含以微秒为单位的时间戳。whileecho.value()==0:signaloff=utime.ticks_us()7.创建另一个while循环，这次检查是否已收到回声。这会将当前时间戳（以微秒为单位）存储到signalon变量中。whileecho.value()==1:signalon=utime.ticks_us()8.创建一个新的timepass变量，该变量将存储脉冲离开传感器，撞击物体并作为回波返回传感器所花费的总时间值。timepassed=signalon-signaloff9.创建一个新变量，距离。此变量将存储方程式的答案。我们将行进时间（经过的时间）乘以声速（343.2m/s，即每微秒0.0343cm），该方程的乘积除以2，因为我们不需要总行进距离，而只需从反对传感器。distance=(timepassed*0.0343)/210.打印一条消息到PythonShell，显示距离。print("Thedistancefromobjectis",distance,"cm")11.现在，我们移出该函数，创建一个循环，该循环将每秒运行一次该函数。whileTrue:ultra()utime.sleep(1)这是完整的代码：frommachineimportPinimportutimetrigger=Pin(3,Pin.OUT)echo=Pin(2,Pin.IN)defultra():trigger.low()utime.sleep_us(2)trigger.high()utime.sleep_us(5)trigger.low()whileecho.value()==0:signaloff=utime.ticks_us()whileecho.value()==1:signalon=utime.ticks_us()timepassed=signalon-signaloffdistance=(timepassed*0.0343)/2print("Thedistancefromobjectis",distance,"cm")whileTrue:ultra()utime.sleep(1)将代码作为code.py保存到RaspberryPiPico，然后单击绿色箭头以运行代码。在PythonShell中，您将看到每秒打印的距离。

最初，我需要一些简单的方法来测量温室中的温度和湿度，并在出现问题时向手机发送警报。在最后的成品中，该系统具有四个温度传感器（温室中三个传感器，高度不同，外部一个）。它可以测量湿度，光度，气压和挥发性化合物。它也采用太阳能供电，并具有连续的WiFi连接。接下来让我向您展示我是如何构建的。硬件部分：我基于SparkFun的ESP8266ThingDev开发板构建了整个系统。它具有USB编程接口，因此我可以轻松地将其插入并上传新的Arduino原理图。它还很好地映射了处理器的大多数IO引脚，因此我可以开始连接传感器。如果ESP8266对原板进行了一些硬件和软件修改，它的功耗可能非常低，因此我自己编写了一个教程，提醒我该如何做。此步骤是完全可选的，但由于整个设备在传感器读数之间消耗的功率很小，因此将大大延长电池寿命。我用一块18650LiPo电池为该板供电，因为它们的价格便宜，而且蓄电量可观。但是也有缺点，例如没有过度充电或过度放电保护的事实。我修复了这一问题，增加了一个廉价的保护电路，该电路可在检测到故障时断开电池连接。ESP8266真的不适用于给高于3.6V的东西供电，所以我不能只将电池直接连接到开发板上。相反，我使用降压-升压型DC/DC转换器来吸收LiPo电池的可变电压，并为整个电路提供干净的3.3V电压。对于太阳能部分，我周围有一块10W/12V光伏面板，非常适合这项工作。我将其连接到SunnyPoddyLiPo充电器，该充电器使用MPPT减轻能耗。对于传感部分，我使用了环境传感器BME680。它几乎可以完成所有工作，测量温度，湿度，压力和挥发性有机化合物。它不能测量亮度，但是我周围有一块MAX44009电路板，为什么不充分利用它呢。它们都通过I2C连接到ESP8266开发板。我还想测量温室外和土壤中的温度，因此DS18B201-Wire传感器非常适合此工作。我买了三个，每个都在原木线的末端穿了一些很好的防水材料。我使用3.5毫米音频插孔将每个传感器连接到装有其他电子设备的盒子。所有传感器均通过ESP8266的GPIO引脚供电，因此我可以在不需要它们时将其关闭。我还想测量电池中有多少电量，因此我通过电阻分压器将电池电压连接到ESP板的ADC输入。瞧，硬件已经完成！软件部分：如果硬件比较困难，那么软件太容易了。物联网的革命带来了无数的应用程序，任何普通的Joe都可以使用这些应用程序将他们的SmartTidyWhities™连接到Internet。我继续使用了这样一种解决方案。现在，我可以谈论很多关于Blynk是什么，不是什么，足以说Blynk可以轻松完成工作。它还有一个非常漂亮的Arduino库，可与移动应用ESP8266（yay）一起使用。该库可在Android和iOS上运行，您可以在其中创建外观精美的仪表板。我已经在本教程中添加了Arduino草图，有点乱，但是可以完成工作！该代码位于setup()Arduino的函数中，在该函数中完成了传感器的初始化，然后我们建立了与Blynk服务器的连接，读取传感器数据并将其发送出去，blynkRoutine()然后使用进入深度睡眠300秒ESP.deepSleep()。当退出深度睡眠时，微处理器会自动复位，因此整个setup（）函数将再次执行。在Blynk移动应用程序上，可以看到数据流在其中。看到温室供暖在低温期间开始活动真是太酷了。

一种灵敏度可调的气体泄漏监测装置，可通过语音提示警告和通风检测天然气，以确保消防安全。硬件部件：BBCmicro：bit板×1个DFRobotGravity：用于Arduino的模拟CH4气体传感器（MQ4）×1个DFRobotGravity：录音机模块×1个扬声器：3W，4欧姆×1个DFRobot重力：适用于Arduino的模拟旋转电位计传感器V1×1个DF机器人重力：数字按钮（黄色）×1个Grove-2线圈闭锁继电器×1个SparkFunTL431参考电压×1个母/母跳线×1个公/母跳线×1个无焊面包板一半尺寸×1个交流通风风扇×1个RGYLED条形图×1个手动工具和制造机：烙铁（通用）该项目演示了具有警告和采取措施功能的气体泄漏检测系统的原型。在任何气体泄漏事故，它会警告用户用语音消息警告，直到有人反复确认。这样做时，系统将尝试使用通风风扇从狭窄的空间排出气体混合物。通过在任何无人值守的泄漏事故发生期间主动通风从厨房/餐厅/工厂泄漏的气体，该设备可以减少发生火灾/爆炸危险的机会并确保生命和财产安全。它不仅适用于甲烷，而且适用于丙烷和丁烷。该系统使用Ada编程，可选择性地用于对安全性至关重要的应用进行编码。这是该项目的快速演示：这是此项目中使用的硬件列表的简短描述：BBCMicro：bit：Microbit运行以ADA编写的系统固件。我必须对其进行修改以突破该项目所需的额外I/O引脚。LED条形图显示：将显示气体泄漏水平，有7个LED-3绿色，2黄色，2红色。MQ-5：天然气传感器，用于检测气体泄漏，它具有模拟输出，可增加存在的更多气体。当周围没有天然气时，传感器的模拟输出约为660mV。随着天然气水平的上升，传感器的最大输出为3.2伏。扬声器：用于语音消息输出的声音转换器，由Microbit触发的ISD1820芯片驱动。电位计：20k可变电阻器，用于调节气体检测灵敏度，连接至Microbit的ADC输入之一。在软件中调节灵敏度。按钮：该按钮将接受来自用户的设置和故障确认输入，并与Microbit的按钮B并联。一切都放在一个纸板箱内，并根据正面上零件的尺寸进行必要的裁切，如下所示：继电器模块：本项目中使用的继电器是闭锁继电器，与常规继电器不同。闭锁继电器可以保持其触点，而无需连续给线圈通电。该锁存继电器内部有2个电磁线圈，它们由2个NPN晶体管驱动。两个晶体管均由2个微比特的I/O引脚控制，或者由短脉冲控制，以锁存或解锁继电器触点。通过交流电源的继电器触点，可以打开和关闭通风风扇。语音记录/回放模块：语音记录和回放模块是基于ISD1820IC的用于音频消息的单芯片解决方案。它具有内部EEPROM，可以存储几秒钟（8秒至16秒，具体取决于采样频率）的音频消息，并且内置扬声器驱动器可以通过扬声器播放消息，而无需额外的放大器。通过将ISD1820芯片的REC（我的自定义模块中的红色按钮）引脚上拉至Vcc来完成记录。要记录消息，音频流通过MIC和MIC_REF引脚通过计算机耳机端口的3.5毫米音频插孔馈入。播放通过芯片的PLEY_E引脚上的下降沿和一个微比特的输出引脚触发。使用锂电池为ISD1820芯片供电将有助于更好的音频录。您可以使用任何文本到语音转换器生成语音消息以录制到此模块，或者使用麦克风录制自己的语音。电源：带2个USB插座的5V适配器将为微位和气体传感器供电。Microbit板载稳压器将产生3V电压轨。通风风扇：交流供电的排气风扇，用于检测到泄漏的气体。PlasticCup：它将有助于积累泄漏的气体并使检测更加容易。我从空的喷雾杀虫剂中救了过来。所有组件均按以下示意图连接：该项目非常简单易建，适合使用Ada编程的初学者。但是，这是解决潜在气体泄漏危险的实用解决方案。该项目的硬件构建是一个快速的原型。但是对于日常使用，必须开发一种在组件之间具有牢固连接的PCB解决方案。更不用说进行检测，传感器放置/定位和可靠性的时间延迟所需的所有广泛测试。另一重要事项是使用正确尺寸和位置的通风扇。由于甲烷比空气轻，而丙烷/丁烷比空气重，因此通风风扇（靠近天花板或地板附近）的放置非常重要。继电器和所有电子设备必须密封，不要成为火花的点火源！

该项目涉及创建带有空气质量传感器的室内气象站。该站具有多个传感器，用于：•湿度•温度•二氧化碳•挥发性有机化合物•光照强度•压强由于adafruit.io网站的服务，结果数据既可以显示在与传感器连接的TFT屏幕上，也可以通过在线仪表板显示。为了开发项目，我们将需要以下组件：NodeMCUESP8266微控制器ST7735TFT屏幕BME085/180压力传感器DHT22湿度和温度传感器TSL2561照度传感器CCS811C02和VOCs传感器接线：ESP8266引脚排列（这可能因型号和供应商而异）让我们看看如何将不同的传感器和TFT屏幕连接到我们的微控制器：•TSL2561Lux传感器：TSL2561Lux传感器使用I2C总线协议，因此我们需要将传感器的SDL和SDA引脚连接到微控制器的SDL和SDA引脚（在本例中为D1和D2，但是您需要检查您的特定微控制器）。•BME085压力传感器：BME085传感器（作为TSL2561）使用I2C总线协议，因此我们需要将传感器的SDL和SDA引脚连接到微控制器的SDL和SDA引脚（在我们的情况下为D1和D2，但是您将需要检查您的特定微控制器）。•CCS811空气质量传感器：CCS811传感器与以前的传感器一样，使用I2C总线协议，因此我们需要将传感器的SDL和SDA引脚连接到微控制器的SDL和SDA引脚（在本例中为D1和D2，但您需要检查特定的微控制器）。•DHT22温湿度传感器：DHT22传感器使用不同的通信协议，因此我们将需要使用一些未使用的数字输入GPIO来接收来自传感器的信号数据。•ST7735TFT屏幕：ST7735TFT屏幕使用SPI总线（HSCLK，HMISO，HMOSI，HCS）和ST7735数据表上定义的几个额外的引脚。为站点建立支持：我们将为气象站和空气质量站的组件提供非常基本的支持，请记住，大多数传感器必须对环境开放，并且即使在某种通风条件下，也不能封闭在任何类型的盒子中，以使其正常运行。我的选择是使用两块14x8cm和8x4cm的木头将传感器和微控制器安装在原型板上的焊板上，并将TFT屏幕安装在较小的板上。天气和空气质量站前视图天气和空气质量站上方在线可视化数据：在完成组成天气和空气质量站的元素的组装后，我们将拥有一个可以通过TFT屏幕显示所有传感器信息的设备，但是利用微控制器的WiFi功能，我们还可以发送数据包含仪表板功能的MQTT在线经纪人，可以远程查看数据。为此，我们有几种选择，但是我们选择了AdafruitIO服务，因为它具有非常强大的免费层并且非常易于使用。首先，我们必须在Adafruit网站上进行注册。注册后，我们必须进入adafruitIO平台并创建提要，每个提要将接收来自传感器的数据。在这种情况下，我们必须有6种供料（温度，湿度，光照强度，压力，eCO2和VOC）请记住，您在adafruitIO平台上创建的提要必须与您在微控制器源代码中使用的提要具有相同的名称：AdafruitIO提要源代码提要配置提要后，我们必须创建一个仪表盘，在其中必须设置提要可视化并查看提要的数据：AdafruitIO仪表板最后，请记住，必须在微控制器源代码中写入我们的用户名和AdafruitIO密钥（不是用户密码！）以及WiFi连接的SSID和密码，以正确设置连接：您需要从“我的钥匙”中获取钥匙您在源代码上的凭证

硬件组件：DialogSemiconductorSLG46620×1个DialogSemiconductorGreenPAK高级开发板SLG4DVKADV×1个在这个项目中，我们将为室内植物建立一个自动浇水系统。通常，我们可能很忙而忘了给植物浇水。有时，我们会在度假或商务旅行中离开家数天。在这些情况下，植物可能会因缺水而死亡。该项目中描述的自动浇水系统将通过自动浇水来保持植物的生命。我们使用GreenPAK™SLG46620VCMIC，小型液体泵，晶体管，LED，按钮和蜂鸣器构建了该系统。下面我们描述了了解解决方案如何设计以设计浇水系统所需的步骤。但是，如果您只是想获取编程结果，请下载GreenPAK软件以查看已经完成的GreenPAK设计文件。将GreenPAK开发套件插入计算机，然后点击程序来设计解决方案。系统任务系统必须每24小时或48小时自动为植物浇水（打开泵），持续时间为可选的时间段（5秒，10秒或15秒）。用户可以根据植物的需水量来选择灌溉植物的时间。当水箱中的水位低时，系统还会提醒用户。它也可以选择显示LED。必须建立一个用户界面来控制和监视系统。SLG46620VCMIC将配置为所有项目功能的IC控制器，因为它是一种经济高效的NVM可编程设备，可最大程度地减少组件数量和功耗。由于GreenPAKIC的成本低于微控制器，因此总体项目成本将低于此成本。GreenPAK在计时项目上也更加省电，因此，如果我们希望项目以电池供电，则GreenPAK可以比微控制器节省更多的功率。一些商用产品通过使用振荡器和定时器，逻辑门IC和许多其他分立元件的IC，而无需控制器。GreenPAK在一个可以在几分钟内完成配置的微型芯片中提供了所有这些部件以及更多部件。为了使系统具有交互性，可将定制的LED矩阵连接到SLG46620V，以根据系统状态显示情感图像（高兴和悲伤），因此该系统可以成为具有竞争力的产品。系统界面有4个按钮，如表1所示。表1.用户界面按钮功能图1.系统控制接口图GreenPAK设计该项目包含四个阶段：•选择浇水时间（24小时/48小时计时器）•选择水量（5s，10s，15s）•水箱观察•引起LED表情选择浇水时间（24小时/48小时计时器）对于第一阶段，我们将构建计时器，以便在24或48小时后启用泵。首先，将RCOSC配置为以25kHz工作，并将“RC时钟预分频器”设置为8，如图2所示。图2.OSC的设置泵必须每24或48小时激活一次。一个计数器不足以应付这段时间，因此要设置24小时计时器，我们将使用两个计数器。将来自matrix1的CNT3/DLY3设置为每10秒给出一个脉冲，其“计数器数据”为7812，由以下公式给出：

检测水箱中的水位，以节省多余的水和电力。硬件部件：通用晶体管NPN×4电阻220欧姆×6LED（通用）×3蜂鸣器×1个9V电池（通用）×1个9V至桶形插孔连接器×1个定制PCB×1个软件应用程序和在线服务：KiCad水箱水漫出来是导致水浪费的原因。尽管有许多解决方案，例如球阀一旦装满水箱便自动停止水流。因此，这里有一个快速实用的DIY，可指导您建立一个电路，以感测水位并在水箱注满或达到预设水位时发出警报。这个基于晶体管的简单水位指示器电路对于指示水箱中的水位非常有用。无论何时装满水箱，我们都会在特定级别上收到警报。我们在此处创建了4个级别（低，中，强和满），因此我们可以构建更多警报。我们插入了3个LED来指示三个初始级别（A，B，C）和一个蜂鸣器来表示合计（D）。原理图项目描述当水位达到A点时，电路用红色LED和晶体管Q1完成，并且红色LED发光。同样，当水位达到B点时，黄色LED和晶体管Q2电路完成，黄色LED发光，C点也发光。然后，当水箱装满时（D点），带有蜂鸣器的电路便响了，并且蜂鸣器开始发出哔哔声。BC-547晶体管BC547晶体管是NPN晶体管。晶体管不过是用于放大电流的电阻传输。该晶体管的基极端子的小电流将控制发射极和基极端子的大电流。该晶体管的主要功能是放大和开关目的。该晶体管的最大增益电流为800A。·Pin1（收集器）：该引脚用符号“C”表示，电流流过集电极端子。·Pin2（基极）：该引脚控制晶体管的偏置。·Pin3（发射极）：电流通过发射极端子输出PCB设计3D模型（顶视图）

硬件部件：ESP323.2×1个SGP30×1个AM2302×1个微型USB电缆×1个跳线×1个面包板×1个软件应用程序和在线服务：ArduinoIDE由于疫情影响，我不得不在家工作。在冬天，我必须关闭门窗。我待的时间越长，二氧化碳的含量越高，这让我有点头晕目眩和懒惰。尽管CO2是一种无害气体，但长时间处于高浓度CO2中的人会危害健康：在室内常见水平1000ppm左右，您会开始感到疲劳和困倦；达到2000ppm时，您将入睡并感到非常疲倦，无法进行任何工作。长时间接触并集中注意力会导致头痛和身体不适。监测室内的二氧化碳水平实际上可能比我们的常识更重要，因此我制作了一个二氧化碳监测器，显示室内的二氧化碳水平提醒我及时打开门窗以改善室内空气。监测CO2和TVOC的传感器在室温下，二氧化碳（CO2）是一种无色，无味，不可燃的气体，必须有一个专门的传感器来监测。SGP30是用于室内空气质量监测的气体传感器。SGP30可以检测范围很广的H2，并将基于H2浓度计算出的等效二氧化碳读数通过I2C返回给微控制器。SGP30能够设置湿度补偿以获得更好的精度，因此需要外部湿度传感器才能使用。此外，SGP30传感器可检测多种挥发性有机化合物（VOC），并返回总挥发性有机化合物（TVOC）读数。我将AM2302与SGP30配合使用。AM2302是一种数字温度和湿度传感器，非常常见且易于使用。显示器示意图如图所示，我需要微控制器在SGP30和AM2302旁边接收数据和LCD模块显示。ESP323.2英寸LCD是一个很好的选择，因为它包含LCD显示模块。ESP323.2英寸LCD是为Arduino和ESP32开发的开发板，集成了LCD。LCD是320x240TFT，驱动器是ILI9341，它使用SPI与ESP32进行通信。ESP323.2英寸LCD已集成SD模块，可通过SPI将数据保存到SD卡。ESP323.2英寸LCD提供了许多扩展端口，允许许多传感器连接到该端口。另外，该板具有触摸能力，并且TFT可以用作输入设备。连接固件1.可从以下位置获取固件：https://github.com/Makerfabs/Project_Touch-Camera-ILI9341/tree/master/example/CO2_Monitor2.在ArduinoIDE上安装Adafruit的DHT传感器库。3.安装AdafruitSGP30传感器库。4.安装TFT_eSPI库。5.用代码“Project_Touch-Camera-ILI9341/example/CO2_Monitor/CO2_Monitor.ino”初始化AM2302和SGP30。dht.begin();if(!sgp.begin()){Serial.println("Sensornotfound:(");while(1);}6.从AM2302获取温度和湿度数据。floath=dht.readHumidity();floatt=dht.readTemperature();7.设置用于补偿的绝对湿度值，以提高TVOC和eCO2的精度。sgp.setHumidity(getAbsoluteHumidity(t,h));8.命令传感器返回单个eCO2/VOC测量值。if(!sgp.IAQmeasure()){Serial.println("Measurementfailed");return;}Serial.print("TVOC");Serial.print(sgp.TVOC);Serial.print("ppb\t");Serial.print("eCO2");Serial.print(sgp.eCO2);Serial.println("ppm");9.在液晶显示屏上显示数值。charbuf[8];dtostrf(t,4,0,buf);tft.drawRightString(buf,0*90+60-5,167-27+155-18,2);dtostrf(h,4,0,buf);tft.drawRightString(buf,1*90+60-5,167-27+155-18,2);dtostrf(TVOC,4,0,buf);tft.drawRightString(buf,2*90+60-5,167-27+155-18,2);10.将固件上传到ESP323.2''LCD。测试通常，室外空气中的CO2含量为400ppm。在不超过1000ppm的二氧化碳中，人们对健康的影响有限或没有。一旦二氧化碳含量超过1000ppm，人们就会感到疲劳，注意力不集中和注意力不集中。接通板上电源，SGP30需要一段时间进行准备。屏幕正常显示二氧化碳水平后，我尝试对SGP30稍作喘息，该值将增加，然后回到约400PPM。将董事会放在会议室中，两小时的会议结束后，CO2含量将增加到840PPM。将酒精或洗发水放在木板旁边，随着蒸发，TVOC含量会迅速增加。演示视频：我使用其他ESP32+DISPLAY模块来实现相同的监视器。这些监视器可以放在家里，小房间，办公室，温室或汽车中，以提醒我们及时更换新鲜空气，并更加注意空气质量。我可以将监视器与许多挥发性有机化合物一起放在车间中，以测量TVOC含量，提醒同事戴上口罩并改善空气质量，以保持健康。

RaspberryPi空气监测HAT|RaspberryPi的实时PM传感器可用于监视附近区域的实时空气质量。硬件部件：RaspberryPi的空气监测HAT×1个RaspberryPi4B型×1个空气监测HAT|RaspberryPi的实时PM传感器PMSA003传感器|标准RaspberryPi40引脚GPIO接头|OLED显示器0.91英寸|UART（串行）接口|数位感测器RaspberryPi的空气监测HAT是一种开源便携式传感器，能够提供一定数量的悬浮微粒及其质量。空气监测HAT包含一个高科技PMSA003传感器，该传感器通过数字输出提供每单位体积空气中悬浮颗粒物（PM1.0，PM2.5，PM10）的信息。空气监测HAT的工作电压为3.3V，可通过UART（串行）与传感器的待机电流≤200微安（μA）通信。使用RaspberryPi进行空气监测空中监视HAT中有2个引脚专用于在通用异步接收器和发送器协议（UART）上运行的串行数据通信接口。它具有一个用于控制接口的引脚，使用高级控制和低级控制。所有电平都在3.3VTTL电平上运行。空气监测HAT规格空气监测HAT引脚排列

硬件部件：ArduinoNanoR3×1个标准LCD-蓝色上的16x2白色×1个超声波传感器-HC-SR04（通用）×1个软件应用程序和在线服务：ArduinoIDE在这个项目中，我将向您展示如何使用arduino，16*2Lcd显示器和超声波传感器制作双向访客计数器。在这种情况下，您也可以使用红外传感器，但是红外传感器存在一些问题。在阳光下无法正常工作。这就是为什么我使用超声波传感器使该项目在阳光下正常工作的原因。关于设备这是一个双向访客计数器，这意味着它可以双向工作。此设备有助于监视编号。在任何房间或参观场所（如研讨会厅，会议室，购物中心，庙宇等）中的人。它进行计数，然后在16*2Lcd显示屏中显示整个数据，其中有多少人进入或离开任何房间或大厅。这个项目的好处借助此设备：人们可以很容易地算出礼堂，房间或大厅的人数。它也可以用于检查参加活动或参观博物馆的人的数量。在这种大流行情况下，在一个特定的地方不要有太多的人聚集是非常重要的。因此，使用此设备，您可以轻松检查状态。演示视频：

电路城有很多优秀的设计项目方案，一直深受广大电子工程师的欢迎，但随着时间和为数众多的内容资源更新，很多优质的资源沉下去了，为激活以往受欢迎的电路项目方案，我们对此按主题进行整理呈现出来，以飨读者。众所周知，ToF是3D深度视觉其中的主流方案之一，ToF技术应用广泛，譬如手机、VR/AR手势交互、汽车电子ADAS、安防监控以及新零售等多个领域都开始大显身手。如此受欢迎的技术，电路城本次就为大家推荐部分关于ToF电路解决方案，希望可以帮到大家。后续更多技术主题项目方案分享，敬请关注电路城（Cirmall.com）。1.通过3DToF影像传感器及跟踪与检测算法统计定区域人数（电路原理图+参考设计）采用3D飞行时间(ToF)的需求控制通风人数统计参考设计是一种子系统解决方案，它使用TI的3DToF影像传感器以及跟踪和检测算法对给定区域中的人进行计数，可实现高分辨率和高精度。该传感器技术是在标准CMOS中开发的，使系统能够以较低的系统成本实现很高的集成度。由于ToF影像传感器以三维处理可视化数据，因此传感器可以检测到人体的精确形状并以前所未有的精度跟踪人的移动和位置（包括微小的移动变化）。因此，ToF摄像头能够比传统监控摄像头和视频分析更加高效地执行实时人数统计和人员跟踪功能。特性精度：>90%可配置的响应时间、可实时或定期提供的占位数据宽视场：H74.4ºxV59.3º3DToF摄像头独立于环境光，甚至能够在黑暗中工作自动照明四个NIR激光可提供较大的照明区域短漫射激光脉冲可提供固有的眼睛安全性在嵌入式平台上运行。附件内容包括：马上点击下载2.用于高精度测量距离的飞行时间(ToF)光学方法各种应用（如激光安全扫描仪、测距仪、无人机和制导系统）中都利用了用于高精度测量距离的飞行时间(ToF)光学方法。该设计详述了基于高速数据转换器的解决方案的优点，包括目标识别、宽松的采样率要求和简化的信号链。该设计还解决了光学器件、驱动器和接收器前端电路、模数转换器(ADC)、数模转换器(DAC)和信号处理。特性测量距离为1.5m至9m距离测量平均误差小于±6mm，标准偏差小于3cm5.75W脉冲905nm近红外线激光二极管和驱动器，平均输出功率小于1mW激光准直和光接收器聚焦光学器件125MSPS15位ADC和500MSPS16位DAC信号链具有基于DFT的距离估算功能的脉冲ToF测量方法马上点击下载3.基于STToFVL53L1X人脸识别门禁测温系统方案面对突如其来的疫情，各行各业都在努力用专业为战“疫”助力。体温测量和人员追踪是此次防控疫情的重要手段。随着各地陆续复工，写字楼、园区等上班场所为测体温排起长队的现象多有出现。如何既能完成体温排查，又能减少对人们正常工作生活的影响，以及避免因排队测温引起的病毒传播风险，成为社会复工过程中的一个重要需求。STToFVL53L1X产品助力人脸门禁测温系统，该方案ToF主要工作目的是，上报被测人脸和热电堆传感器的距离，以便算法对热电堆传感器精度的衰减进行温度补偿，这样能大大提高体温的测量精确度。虽然ToF的代码里面能够返回的不仅仅是距离的数据，还有返回的光子量以及环境光干扰，但是对于大部分产品的应用来说，都是需求ToF的测量距离，本方案也是需求ToF的测距数据，然后根据被测量人脸的距离用算法来对温度进行补偿，温度的检测一般都是有一定的衰减，只有通过算法的加持，才能保证产品的精确度。马上点击下载本文由电路城综合整理

亚马逊Echo和谷歌Home争奇斗艳，除了云端服务，他们在硬件上到底有哪些差异？我们先将Echo和Home两款音箱拆开来看，区别最大的还是麦克风阵列技术。AmazonEcho采用的是环形6+1麦克风阵列，而GoogleHome（包括SurfaceStudio）只采用了2麦克风阵列。这种差异我们在文章《对比AmazonEcho，GoogleHome为何只采用了2个麦克风？》做了探讨。但是好多朋友私信咨询，因此这里想稍微深入谈谈麦克风阵列技术，以及智能语音交互设备到底应该选用怎样的方案。什么是麦克风阵列技术？学术上有个概念是“传声器阵列”，主要由一定数目的声学传感器组成，用来对声场的空间特性进行采样并处理的系统。而这篇文章讲到的麦克风阵列是其中一个狭义概念，特指应用于语音处理的按一定规则排列的多个麦克风系统，也可以简单理解为2个以上麦克风组成的录音系统。麦克风阵列一般来说有线形、环形和球形之分，严谨的应该说成一字、十字、平面、螺旋、球形及无规则阵列等。至于麦克风阵列的阵元数量，也就是麦克风数量，可以从2个到上千个不等。这样说来，麦克风阵列真的好复杂，别担心，复杂的麦克风阵列主要应用于工业和国防领域，消费领域考虑到成本会简化很多。为什么需要麦克风阵列？消费级麦克风阵列的兴起得益于语音交互的市场火热，主要解决远距离语音识别的问题，以保证真实场景下的语音识别率。这涉及了语音交互用户场景的变化，当用户从手机切换到类似Echo智能音箱或者机器人的时候，实际上麦克风面临的环境就完全变了，这就如同两个人窃窃私语和大声嘶喊的区别。前几年，语音交互应用最为普遍的就是以Siri为代表的智能手机，这个场景一般都是采用单麦克风系统。单麦克风系统可以在低噪声、无混响、距离声源很近的情况下获得符合语音识别需求的声音信号。但是，若声源距离麦克风距离较远，并且真实环境存在大量的噪声、多径反射和混响，导致拾取信号的质量下降，这会严重影响语音识别率。而且，单麦克风接收的信号，是由多个声源和环境噪声叠加的，很难实现各个声源的分离。这样就无法实现声源定位和分离，这很重要，因为还有一类声音的叠加并非噪声，但是在语音识别中也要抑制，就是人声的干扰，语音识别显然不能同时识别两个以上的声音。显然，当语音交互的场景过渡到以Echo、机器人或者汽车为主要场景的时候，单麦克风的局限就凸显出来。为了解决单麦克风的这些局限性，利用麦克风阵列进行语音处理的方法应时而生。麦克风阵列由一组按一定几何结构（常用线形、环形）摆放的麦克风组成，对采集的不同空间方向的声音信号进行空时处理，实现噪声抑制、混响去除、人声干扰抑制、声源测向、声源跟踪、阵列增益等功能，进而提高语音信号处理质量，以提高真实环境下的语音识别率。事实上，仅靠麦克风阵列也很难保证语音识别率的指标。麦克风阵列还仅是物理入口，只是完成了物理世界的声音信号处理，得到了语音识别想要的声音，但是语音识别率却是在云端测试得到的结果，因此这两个系统必须匹配在一起才能得到最好的效果。不仅如此，麦克风阵列处理信号的质量还无法定义标准。因为当前的语音识别基本都是深度学习训练的结果，而深度学习有个局限就是严重依赖于输入训练的样本库，若处理后的声音与样本库不匹配则识别效果也不会太好。从这个角度应该非常容易理解，物理世界的信号处理也并非越是纯净越好，而是越接近于训练样本库的特征越好，即便这个样本库的训练信号很差。显然，这是一个非常难于实现的过程，至少要声学处理和深度学习的两个团队配合才能做好这个事情，另外声学信号处理这个层次输出的信号特征对语义理解也非常重要。看来，小小的麦克风阵列还真的不是那么简单，为了更好地显示这种差别，我们测试了某语音识别引擎在单麦克风和四麦克风环形阵列的识别率对比。另外也要提醒，语音识别率并非只有一个WER指标，还有个重要的虚警率指标，稍微有点声音就乱识别也不行，另外还要考虑阈值的影响，这都是麦克风阵列技术中的陷阱。麦克风阵列的关键技术消费级的麦克风阵列主要面临环境噪声、房间混响、人声叠加、模型噪声、阵列结构等问题，若使用到语音识别场景，还要考虑针对语音识别的优化和匹配等问题。为了解决上述问题，特别是在消费领域的垂直场景应用环境中，关键技术就显得尤为重要。噪声抑制：语音识别倒不需要完全去除噪声，相对来说通话系统中需要的技术则是噪声去除。这里说的噪声一般指环境噪声，比如空调噪声，这类噪声通常不具有空间指向性，能量也不是特别大，不会掩盖正常的语音，只是影响了语音的清晰度和可懂度。这种方法不适合强噪声环境下的处理，但是应付日常场景的语音交互足够了。混响消除：混响在语音识别中是个蛮讨厌的因素，混响去除的效果很大程度影响了语音识别的效果。我们知道，当声源停止发声后，声波在房间内要经过多次反射和吸收，似乎若干个声波混合持续一段时间，这种现象叫做混响。混响会严重影响语音信号处理，比如互相关函数或者波束主瓣，降低测向精度。回声抵消：严格来说，这里不应该叫回声，应该叫“自噪声”。回声是混响的延伸概念，这两者的区别就是回声的时延更长。一般来说，超过100毫秒时延的混响，人类能够明显区分出，似乎一个声音同时出现了两次，我们就叫做回声，比如天坛著名的回声壁。实际上，这里所指的是语音交互设备自己发出的声音，比如Echo音箱，当播放歌曲的时候若叫Alexa，这时候麦克风阵列实际上采集了正在播放的音乐和用户所叫的Alexa声音，显然语音识别无法识别这两类声音。回声抵消就是要去掉其中的音乐信息而只保留用户的人声，之所以叫回声抵消，只是延续大家的习惯而已，其实是不恰当的。声源测向：这里没有用声源定位，测向和定位是不太一样的，而消费级麦克风阵列做到测向就可以了，没必要在这方面投入太多成本。声源测向的主要作用就是侦测到与之对话人类的声音以便后续的波束形成。声源测向可以基于能量方法，也可以基于谱估计，阵列也常用TDOA技术。声源测向一般在语音唤醒阶段实现，VAD技术其实就可以包含到这个范畴，也是未来功耗降低的关键研究内容。波束形成：波束形成是通用的信号处理方法，这里是指将一定几何结构排列的麦克风阵列的各麦克风输出信号经过处理（例如加权、时延、求和等）形成空间指向性的方法。波束形成主要是抑制主瓣以外的声音干扰，这里也包括人声，比如几个人围绕Echo谈话的时候，Echo只会识别其中一个人的声音。阵列增益：这个比较容易理解，主要是解决拾音距离的问题，若信号较小，语音识别同样不能保证，通过阵列处理可以适当加大语音信号的能量。模型匹配：这个主要是和语音识别以及语义理解进行匹配，语音交互是一个完整的信号链，从麦克风阵列开始的语音流不可能割裂的存在，必然需要模型匹配在一起。实际上，效果较好的语音交互专用麦克风阵列，通常是两套算法，一套内嵌于硬件实时处理，另外一套服务于云端匹配语音处理。麦克风阵列的技术趋势语音信号其实是不好处理的，我们知道信号处理大多基于平稳信号的假设，但是语音信号的特征参数均是随时间而变化的，是典型的非平稳态过程。幸运的是语音信号在一个较短时间内的特性相对稳定（语音分帧），因而可以将其看作是一个准稳态过程，也就是说语音信号具有短时平稳的特性，这才能用主流信号处理方法对其处理。从这点来看，麦克风阵列的基本原理和模型方面就存在较大的局限，也包括声学的非线性处理（现在基本忽略非线性效应），因此基础研究的突破才是未来的根本。希望能有更多热爱人工智能的学生关注声学，报考我们中科院声学所。另外一个趋势就是麦克风阵列的小型化，麦克风阵列受制于半波长理论的限制，现在的口径还是较大，声智科技现在可以做到2cm-8cm的间距，但是结构布局仍然还是限制了ID设计的自由性。很多产品采用2个麦克风其实并非成本问题，而是ID设计的考虑。实际上，借鉴雷达领域的合成孔径方法，麦克风阵列可以做的更小，而且这种方法已经在军工领域成熟验证，移植到消费领域只是时间问题。还有一个趋势是麦克风阵列的低成本化，当前无论是2个麦克风还是4、6个麦克风阵列，成本都是比较高的，这影响了麦克风阵列的普及。低成本化不是简单的更换芯片器件，而是整个结构的重新设计，包括器件、芯片、算法和云端。这里要强调一下，并非2个麦克风的阵列成本就便宜，实际上2个和4个麦克风阵列的相差不大，2个麦克风阵列的成本也要在60元左右，但是这还不包含进行回声抵消的硬件成本，若综合比较，实际上成本相差不大。特别是今年由于新技术的应用，多麦克风阵列的成本下降非常明显。再多说一个趋势就是多人声的处理和识别，其中典型的是鸡尾酒会效应，人的耳朵可以在嘈杂的环境中分辨想要的声音，并且能够同时识别多人说话的声音。现在的麦克风阵列和语音识别还都是单人识别模式，距离多人识别的目标还很远。前面提到了现在的算法思想主要是“抑制”，而不是“利用”，这实际上就是人为故意简化了物理模型，说白了就是先拿“软柿子”下手，因此语音交互格局已定的说法经不起推敲，对语音交互的认识和探究应该说才刚刚开始，基础世界的探究很可能还会出现诺奖级的成果。若展望的更远一些，则是物理学的进展和人工智能的进展相结合，可能会颠覆当前的声学信号处理以及语音识别方法。如何选用麦克风阵列？当前成熟的麦克风阵列的主要包括：讯飞的2麦、4麦和6麦方案，思必驰的6+1麦方案，云知声（科胜讯）的2麦方案，以及声智科技的单麦、2麦阵列、4（+1）麦阵列、6（+1）麦阵列和8（+1）麦阵列方案，其他家也有麦克风阵列的硬件方案，但是缺乏前端算法和云端识别的优化。由于各家算法原理的不同，有些阵列方案可以由用户自主选用中间的麦克风，这样更利于用户进行ID设计。其中，2个以上的麦克风阵列又分为线形和环形两种主流结构，而2麦的阵列则又有Broadside和Endfire两种结构，限于篇幅我们以后的文章再展开叙述。如此众多的组合，那么厂商该如何选择这些方案呢？首先还是要看产品定位和用户场景。若定位于追求性价比的产品，其实就不用考虑麦克风阵列方案，就直接采用单麦方案，利用算法进行优化，也可实现噪声抑制和回声抵消，能够保证近场环境下的语音识别率，而且成本绝对要低很多。至于单麦语音识别的效果，可以体验下采用声智科技单麦识别算法的360儿童机器人。但是若想更好地去除部分噪声，可以选用2麦方案，但是这种方案比较折衷，主要优点就是ID设计简单，在通话模式（也就是给人听）情况下可以去除某个范围内的噪音。但是语音识别（也就是给机器听）的效果和单麦的效果却没有实质区别，成本相对也比较高，若再考虑语音交互终端必要的回声抵消功能，成本还要上升不少。2麦方案最大的弊端还是声源定位的能力太差，因此大多是用在手机和耳机等设备上实现通话降噪的效果。这种降噪效果可以采用一个指向性麦克风（比如会议话筒）来模拟，这实际上就是2麦的Endfire结构，也就是1个麦克风通过原理设计模拟了2个麦克风的功能。指向性麦克风的不方便之处就是ID设计需要前后两个开孔，这很麻烦，例如叮咚1代音箱采用的就是这种指向性麦克风方案，因此采用了周边一圈的悬空设计。若希望产品能适应更多用户场景，则可以类似亚马逊Echo一样直接选用4麦以上的麦克风阵列。这里简单给个参考，机器人一般4个麦克风就够了，音箱建议还是选用6个以上麦克风，至于汽车领域，最好是选用其他结构形式的麦克风阵列，比如分布式阵列。多个麦克风阵列之间的成本差异现在正在变小，估计明年的成本就会相差不大。这是趋势，新兴的市场刚开始成本必然偏高，但随着技术进步和规模扩张，成本会快速走低，因此新兴产品在研发阶段倒是不需要太过纠结成本问题，用户体验才是核心的关键。转载自电子元件技术。

都说一场秋雨一场寒，冬天已经不远了，室内温湿度检测也开始受到关注。温湿度监测应用最广的就是仓储温湿度监测了，可以说是一个必不可少的环节，不仅仅是冬季。整理了电路城上9个温湿度检测（监测）方面的设计方案，提高生活质量动动手就可以。1、基于51单片机的智能大棚温湿度检测光照检测设计-（源码+电路图+论文）要求设计一种无线对大棚温湿度等数据进行实时智能监测的系统，可以相采用太阳能电池板，选择合适的单片机、传感器设计电路，对传感器采集到的温度、湿度、光强等数据进行处理与发送，并把将单片机端采集到的各种讯息通过WiFi这种无线方式发送出去，在移动终端设计一个系统来显示接收到数据，并具有报警以及历史数据查询功能。本系统由STC89C52单片机核心板电路、温湿度传感器模块电路、光敏电阻光照检测电路、WIFI模块电路、太阳能电池板电路和锂电池储能电路。通过温湿度传感器DHT11检测温湿度。通过光敏电阻检测光照强度。通过wifi模块发送信息。采用太阳电池板发电，并且将电能存储到锂电池中。https://www.cirmall.com/circuit/191772、STM32温湿度甲醛烟雾Pm2.5检测设计（原理图+源码+pcb+参考论文）采用STM32F103C8T6单片机采集温湿度、甲醛、pm2.5、烟雾浓度信息，将信息显示在OLED屏幕上，并可通过按键设置烟雾和甲醛浓度的报警值，当检测到的浓度大于报警值时，蜂鸣器报警。硬件系统组成=STM32F103C8T6+DHT11温湿度传感器+ZE08甲醛模块+MQ-2烟雾传感器模块+PM2.5传感器（GP2Y1014AU）+0.96寸OLED+按键+蜂鸣器。https://www.cirmall.com/circuit/175863、基于51单片机的光照和温湿度检测报警电路设计方案(原理图+源码)由STC89C52单片机+LCD1602液晶显示屏+ADC0832模块+蜂鸣器+DHT11温湿度传感器+光照传感器+LED+按键构成具体功能：1、LCD1602液晶第一行显示当前的光照值，第二行显示当前的温度和湿度值；2、可以设置光照、温湿度上下限报警值。共4个按键：复位按键、减键、加键、设置键；设定的参数具有掉电保存，保存在STC单片机的内部，上电无需重新设置；3、当光照值高于设定的报警值或温度湿度超出上下限范围，蜂鸣器和指示灯会发出声光报警；4、当温湿度值低于或高于设定的范围时，相应的指示灯亮，蜂鸣器报警。https://www.cirmall.com/circuit/196224、【毕业设计】51单片机粮仓温湿度检测控制系统设计硬件构成：单片机+最小系统+LCD1602液晶显示模块+温湿度采集模块+继电器驱动模块+风扇模块+LED指示灯模块+按键模块+AT24C02存储模块+蜂鸣器报警模块1.采用AT24c02芯片实现掉电存储设置的上限值。2.LCD1602液晶显示当前温度和湿度，液晶显示比数码管的显示效果要好，有英文提示。3.配用全数字型温湿度传感器DHT11，温度测量范围0℃--60℃，湿度测量范围5%RH—99%RH，可以满足一般需要。4.温湿度限值可以通过四个按键加减修改。当温度或湿度超限后，报警信号灯点亮同时相应的继电器吸合。继电器可以驱动打开或切断通风机，抽湿机，报警器等外部设备。本设计只模拟一个抽湿风扇，通过继电器控制。https://www.cirmall.com/circuit/81505、基于51单片机的多传感器数据采集与传输wifi远程温湿度检测上传设计（源码+电路图+论文）1本系统以单片机的控制模块和为通信模块核心，完成整套电路的命令和控制功能。2本设计可以通过无线信号传输完成主部件的信息交换；3要求同时监测远程温湿度；4具有报警电路，即当环境中达到一定的温度和湿度时，系统能够自动报警和提示；5具有显示模块，可以实时查看温度和湿度；https://www.cirmall.com/circuit/194696、STM32单片机智能大棚485上传温湿度光照检测补光48-（pcb+源码+电路图+论文）本系统由RS485采集板和RS485显示按键板组成。1、采集板由STM32F103C8T6单片机、RS485通信模块、光照采集、温湿度传感器检测、继电器控制、LED控制组成。2、显示板由STM32F103C8T6单片机、RS485通信模块、按键、lcd1602液晶显示组成。3、采集板采集所处环境的温度、湿度、光照（0-100），并通过RS485通信实时将数据发送到显示板。4、采集板接收显示板发送过来的设置阈值，实时对比当前值与实际值对比，根据对比结果驱动采集板上补温灯是否打开、加湿继电器是否打开、补光灯是否打开，并且将所有控制状态发送到显示板显示。5、显示板接收到采集板数据，通过液晶lcd1602显示出温度、湿度、光照值以及补温灯开关状态、加湿继电器状态、补光灯状态。6、显示板有相应按键，分别为设置、设置+、设置-、取消设置键，可以随时修改温度、湿度、光照阈值，并实时将这些阈值发送给采集板使用。注意点，RS485是双线通信的差分信号，有控制是当前是发送还是接收，一般情况下需要发送的时候采取占用通信线，平时作为接收。https://www.cirmall.com/circuit/177467、土壤温湿度光照检测无线节点的电路方案设计（原理图+pcb+说明文档+中文资料）功能简介1.具有对土壤湿度的定性检测功能；（这里可以比较容易实现土壤湿度相对湿度情况的定性检测，暂不能实现对土壤含水量百分比的具体量化检测。但硬件设计是支持量化检测的，需要自行根据实验曲线编写算法。）2.具有温度检测功能；3.具有光照强度的定性检测功能；4.具有太阳能充电功能；5.具有2.4G无线通讯功能；6.支持低功耗工作，具有载波监听唤醒功能；7.具有工作状态指示灯提示；8.具有1个多功能复用按钮，用于配置设备连接到主机或者关闭设备进入深度睡眠。https://www.cirmall.com/circuit/169008、PM2.5室内外空气质量检测仪家用温湿度空气环境检测仪器（RF433传输）1.产品包括室外机、室内机；2.室外机接一个温度传感器NTC10K3435，湿度传感器HR202和PM2.5传感器，用于采集温湿度和PM2.5，外接一个太阳能板用于提供电源，外接一个RF433发送模块用于传输数据；3.室内机同样接一个温度传感器NTC10K3435，湿度传感器HR202和PM2.5传感器，用于采集温湿度和PM2.5，外接一个RF433接收模块用于接收数据；4.室外机每隔一段时间自动唤醒采集温湿度和PM2.5，并发送到室内机；5.室内机接收到数据后显示在LCD屏上，并做相应报警；6.室内机可显示时间，可调节时间https://www.cirmall.com/circuit/139439、ESP32-CAM高性价比温湿度监控系统（原理图+源码+教程）在这一期的项目中，保留上一期的功能之外，将加入DHT11温湿度传感器模块，这个模块只有一个数据接口data，所以只占用ESP32-CAM的一个GPIO14，所以很容易将上一期的项目改造成一个温湿度监控系统。系统的功能就是在表单的窗口中输入：data再点击cmd按钮提交命令，ESP32服务器就会查询温湿度数据返回到服务器主页，用户就可以查询到环境参数，显示在反馈信息那里，对上一期功能不清楚的买家可以去看看上一期的介绍。https://www.cirmall.com/circuit/19388

蓝牙技术是一种无线数据和语音通信开放的全球规范，它是基于低成本的近距离无线连接，为固定和移动设备建立通信环境的一种特殊的近距离无线技术连接。当蓝牙邂逅智能车会摩擦出怎样的作品呢，整理了8个蓝牙小车的设计方案，想拥有一辆自己的蓝牙小车就动起来吧。1、基于51单片机的蓝牙风扇智能小车设计-蓝牙-L298N-红外避障-（电路图+程序源码）本设计由STC89C52单片机电路+蓝牙模块电路+L298N电机驱动电路+DS18B20温度检测电路+风扇控制电路+红外避障传感器模块电路+电池盒电路组成。1、通过手机APP可以控制智能车的前进、后退、左转、右转。2、通过DS18B20检测温度，通过红外避障传感器检测是否有障碍。当红外避障传感器检测到有障碍时，如果温度低于40℃，风扇不转。温度在40-60℃之间，风扇缓慢转动。温度在60℃以上，风扇全速转动。当红外避障传感器没有检测到障碍物时，风扇不转。https://www.cirmall.com/circuit/201662、基于ArduinoNano设计的蓝牙控制机器人智能小车(电路图)该开发板具有双电机驱动器和一些额外的Arduino引脚（3V，5V，GND输出），因此，使用此PCB，您可以通过更改Arduino代码来制作线路跟随器，避障器，寻边器，语音控制和其他Arduino机器人。我已经制作了一个蓝牙控制机器人车，所以我在描述如何制作蓝牙控制Arduino机器人或车。https://www.cirmall.com/circuit/190393、基于stm32循迹避障语音控制金属探测蓝牙小车设计（原理图+pcb+源码+参考文档）小车具有检测里程功能，在金属探测模式，槽型光耦会检测小车车轮的圈数，以此来计算小车行走的里程，并可以通过OLED屏幕显示出来。还可以显示小车的工作模式以及小车距离前方障碍物的距离。》默认模式：默认为语音控制模式。通过语音控制。可以实现切换到避障模式、金属探测模式、语音控制模式、蓝牙遥控模式、循迹模式。》避障模式：核心板通过超声波传感器检测前方距离，驱动小车电机进行前进、后退、左右转等操作，且在小车前进时检测前方距离，若小于20cm则自动右转以达到避障目的。》金属探测模式：小车同时驱动舵机在扫描到金属时，根据金属探测模块探测到的位置，驱动舵机指针指向检测到金属方向，在金属探测模式，自动开启避障功能。》语音控制模式：小车受控于语音识别模块。距离小车较近处，呼叫“小车”，待看到LD3320语音识别模块亮2个灯时，呼叫“前进”、“后退”、“左转”、“右转”、“停止”即可对小车进行控制，特别注意：语音控制受环境噪声影响比较大，所以在小车行驶过程中，由于小车电机的噪音，是语音控制识别较困难，反应不灵敏，故应近距离大声呼叫，或者重启小车电源，进行重新语音控制。》蓝牙遥控模式：打开手机蓝牙，并打开控制小车的APP，手机连接小车的蓝牙，连接成功后，即可控制小车“前进”、“后退”、“左转”、“右转”、“停止”。并可控制小车速度。》循迹模式：在循迹模式。需要有循迹的线路才可以，用黑色的胶带在地上粘出线路出来，然后将小车放在黑线的上面，小车就会沿黑色的线条进行行走。https://www.cirmall.com/circuit/182944、蓝牙小车通过手机蓝牙遥控小车行走的软、硬件设计。手机蓝牙作为客户端,小车上的蓝牙模块HC-06作为服务端。客户端采用Eclipse开发环境,JAVA编程,服务端采用单片机控制。双方通过串口进行通信,单片机驱动直流电机控制小车行动。实验结果表明,小车可以接收手机遥控信号并灵活地进行前行、倒退、左转、右转和停止等功能。https://www.cirmall.com/circuit/151225、基于stm32电磁型自动寻迹智能小车的设计与实现（源码+电路图+论文）本设计的完整的系统主要包括STM32单片机最小系统、电机驱动电路、无线蓝牙电路、OLED显示屏电路、电压采集电路和电源转换电路组成。通过上我家APP实时给小车发送指令信号从而控制小车的运动状态，另外通过按键可以切换小车的工作模式，OLED屏实时显示小车的动态信息。本设计软件系统采用模块设计思想，采用C语言作为程序设计语言，通过KEIMDK完成程序设计，使用仿真器下载软件完成程序的烧录和在线调试。本文中设计了各个模块运行流程图和程序运行思想。在系统硬件和软件系统都完成后，经过相应的软硬件测试后，通过搭建实验平台，逐步验证系统功能。最后，经过实际试验，验证了本系统具有很好的实用性和稳定性。https://www.cirmall.com/circuit/193146、基于STM32金属探测避障蓝牙遥控小车功能说明：1、采用STM32F103RBT6单片机做主控制器；2、金属探测传感器探测下方是否有金属，检测到金属即立即停车并报警；3、搭载蓝牙模块可与安卓手机链接，使用我们专用APP软件即可操控小车；4、超声波传感器检测小车与前方障碍物距离，小于40cm则进行转向；5、手机APP可设置小车行驶速度，速度等级分为3级；https://www.cirmall.com/circuit/109017、基于STM32f401的遥控智能小车电路方案（pcb+源码）功能：总体功能：遥控发送前进后退左转右转停止命令，可调速，小车响应；两个按键默认用来控制舵机正反转；遥控功能：采集摇杆按键电池电压，屏幕上显示相关数据；无线通信；小车功能：电池电压低，蜂鸣器持续报警；超声波检测距离障碍物近，蜂鸣器持续报警；蓝牙、oled、usb功能是预留的，提供给买家实现更多功能的可能性；https://www.cirmall.com/circuit/129818、基于STM32F103C8T6的超声波避障小车（蓝牙通信）基于STM32F103C8T6最小系统的超声波避障小车，通过蓝牙HC-05向手机终端传输测量距离https://www.cirmall.com/circuit/14486

本系统采用光学指纹传感器与ARMCortexM3内核意法半导体公司的32位高性能单片机STM32F205RE组成功能主体，采用Sobel边缘检测算子、Gabor滤波、图像二值化等图像采集与处理算法对指纹图像进行识别，构建了小体积的嵌入式指纹识别模块，具有积木式嵌入、微功耗、程序接口简单易用、便于二次开发、识别准确度高、高性价比等特点。系统硬件电路设计整个系统设计构成了一体化光学指纹识别模块。模块设计采用光学暗背景成像原理，加入特有活体检测芯片，在解决干手指效应的同时解决残留指纹误识别、橡胶假指纹等问题。图所示为光学GC0307CMOS图像采集芯片应用电路原理图。该款CMOS图像采集芯片是高精度、低功耗、微体积的高性能相机的内置式组件，它把实现优质VGA影像的CMOS影像传感器与高度集成的影像处理器、嵌入式电源和高质量的透镜组结合在一起，输出JPEG图像或图像视频流，支持8/10位数字传输JPEG图像和YCbCr接口，提供了完整的影像解决方案。ARM光学指纹识别系统模块电路图CMOS图像采集芯功能输出串行数据引脚、时钟信号引脚、复位引脚、串行总线引脚等都接入到STM32F205RE的GPIO口，通过GPIO口模拟时序读取CMOS芯片采集到的图像信息。由于STM32F205RE的GPIO口工作频率可达120MHz，因而可以非常准确高效地模拟时序，实测640×480的原始图像能以10帧/s的速度采集到主处理器STM32F205RE中进行图像处理。转载自维库电子市场网。

一款可感应电磁场的传感器电路图。该电路可在维罗板组装，使用一个9VPP3电池供电电路且必须安装在IC1的持有人，所有电解电容器的额定值必须至少10V.低噪声运算放大器LF351和相关组件的形式回升的部分.用于传感领域1UH线圈L1和IC1的执行必要的放大。如果捡到的电磁场是在音频频率范围，它可以通过头手机Z1.There听到也是米精确测量信号强度的安排。晶体管Q1执行额外的放大拾取信号，以驱动电路。如下图所示。转载自维库电子市场网。

电路原理：本电路采用BP01型压力传感器和运放MAX4472。BP01型压力传感器是为检测血压而专门设计的，主要用于便携式电子血压计。它采用精密厚膜陶瓷芯片和尼龙塑料封装，具有高线性、低噪声和外界应力小的特点；采用内部标定和温度补偿方式，提高了测量精度、稳定性和重复性，在全量程范围内，精度为±1%、零点失调不大于±300μV。MAX4472是MAXIM公司的一款集成了四个运算放大器的低功耗放大芯片。本系统中内部集成运放A接恒流源，为压力传感器提供恒定的电流，运放B和运放C,运放D组成差分输入、单端输出放大电路，直接输入ADC0监视血压直流分量。

红外线传感器是一种能够感应目标辐射的红外线，利用红外线的物理性质来进行测量的传感器。按探测机理可分成为光子探测器和热探测器。红外传感技术已经在现代科技、国防和工农业等领域获得了广泛的应用。整理了电路城上比较典型的8个红外传感器的应用，可以初步了解下红外传感器的具体应用。1、基于51单片机的LED室内人体红外感应灯设计--（Proteus仿真图+源码+电路图+论文）功能：1.采用人体感应（热释电）模块识别人体；2.光敏电阻识别光线变化，LM393电压比较器判断光线强弱；3.通过继电器控制，可外接照明设备；4.功能：当光线变暗并且有人（黄灯亮，表示检测到有人的信号）时，继电器会吸合，红色指示灯会亮，从而驱动照明负载发光。当没有人时，智能延时，灯熄灭，从而实现节能、智能的效果；5.拨动开关切换智能模式和手动模式，可以手动开关小夜灯（草帽灯）；https://www.cirmall.com/circuit/194222、基于51单片机太阳能锂电池路灯控制自动检测设计+红外避障感应设计-（原理图+程序源码）本设计由STC89C52单片机电路+高亮白色LED灯指示电路+锂电池电压检测电路+太阳能发电电路+锂电池充电保护电路TP4056+升压电路+稳压电路+电源电路组成。1、通过太阳能电池板并接给锂电池供电，锂电池再升压到5V，给系统供电。在光线比较暗时，路灯自动打开（路灯用LED代替）。2、白天太阳能板为锂电池充电，晚上锂电池输出电。锂电池充满后TP4056模块上的绿灯亮，充电时，TP4056模块上的红灯亮。增加功能：增加红外避障传感器电路。1、白天灯不亮。2、晚上红外避障传感器检测到障碍物时，灯亮。否则，灯不亮。https://www.cirmall.com/circuit/195243、51单片机自动门控制红外感应烟雾检测步进电机58-（pcb+源码+电路图+参考文档）本系统由STC89C52单片机核心板、红外避障模块、步进电机驱动、烟雾传感器、及电源组成。1、检测到有人遮挡时开门，步进电机朝着开门方向旋转一周表示开门；2、人离开后关门，步进电机朝着关门方向旋转一周表示关门；3、关门过程中有人突然接近停止关门并开门；4、有火灾时（烟雾传感器检测到烟雾）将门打开且不再关闭，直到火灾报警关闭。5、烟雾传感器均可以通过传感器上的电位器调节检测的灵敏度。https://www.cirmall.com/circuit/179124、stm32f103cbt6+amg8833制作家用迷你红外相机电路方案设计（pcb+原理图）使用stm32f103cbt6+amg8833制作的迷你红外相机，LCD屏幕为0.96寸的st7735s，预留了TF卡接口、w25q64、两个按键和两个io口led灯没有开发，包含keil5代码，原理图和PCB，自带CH340E可以在串口助手打印温度数据，8*8红外像素插值放大到40*40，保留了两种封装的晶振焊盘二选一，另外还引出了5V供电接口开关可控，可以加锂电池和3.7V到5V升压模块。https://www.cirmall.com/circuit/168915、智能楼道(声控+红外+光敏+温度)电路设计方案(原理图+源码)说明文档：1、上电之后LED灯点亮，代表当前灯是自动控制模式；2、通过按键K1可以在自动和手动模式来回切换；3、在手动模式下，按键K2增加亮度，按键K3减小亮度；4、在自动模式下，首先要检测到有人或者声音，才进行亮度的自动控制，否则台灯熄灭。可以挡住光敏电阻的光线，或用手电筒来照射光敏电阻，模拟光照的变化，从而就可以看到台灯的亮度会随着环境中的光照强度的改变而改变，效果是光照越弱，台灯越亮。如果人体传感器1分钟检测不到有人，台灯就会自动熄灭。（光敏电阻在USB灯后面）；5、无论是自动模式还是手动模式，都是把亮度分为10个等级的，并在LCD上显示０－９；6、LCD1602实时显示环境温度。https://www.cirmall.com/circuit/198116、(毕设)基于单片机的人体红外感应和声音感应控制的智能声光控开关模块：人体红外传感器：arduinoHC-SR501人体红外感应模块（又名热释电）声音传感器模块声音检测模块咪头模块声控口哨开关2路带光耦继电器模块当检测到生物体靠近时，打开继电器1，当检测到有声音（譬如人的脚步声）时候打开继电器2.继电器1,2连接自己想控制的电器（如照明灯，警报器灯）https://www.cirmall.com/circuit/32667、STM32单片机自动迎客门红外感应步进电机语音播报41-（pcb+源码+电路图+论文）本系统由STM32F103C8T6单片机核心板、语音播报、ULN2003步进电机控制、红外避障传感器、按键及电源组成。1、红外探头检测到有人时，自动门打开（步进电机向打开方向旋转一周），人员进入，语音播报欢迎。2、在开门的状态下，检测不到人遮挡，自动门关闭。3、在关门过程中，再次检测到人遮挡，会停止关门进行开门操作。防止夹到人。4、另外按键操作相当于门里的开关，按下开关门打开，门里人出来，语音播报欢迎再次光临。https://www.cirmall.com/circuit/177418、51单片机智能垃圾桶红外感应定时监测称重系统84-（pcb+源码+电路图+参考文档）本系统由STC89C52单片机、红外避障传感器、HX711称重、蜂鸣器报警、继电器及电源组成。1、避障红外传感器检测到障碍物，即检测到有人要扔垃圾，继电器打开，否则，继电器断开。表示垃圾桶盖打开闭合。2、如果称重传感器检测到重量超过一定值约1kg，表示垃圾过多或者垃圾重量过重，蜂鸣器报警提醒。3、如果设备启动时间超过约30秒，表示垃圾存放过久需要处理，蜂鸣器报警提醒。注意：称重/压力传感器上电时，保持没有重物，去皮功能。https://www.cirmall.com/circuit/17929

由于超声波指向性强，能量消耗缓慢，在介质中传播的距离较远，因而超声波经常用于距离的测量，如测距仪和物位测量仪等都可以通过超声波来实现。利用超声波检测往往比较迅速、方便、计算简单、易于做到实时控制，并且在测量精度方面能达到工业实用的要求，因此在移动机器人研制上也得到了广泛的应用。1、基于atmegal16单片机的超声波测距短信上传设计-超声波-GSM-（原理图+程序源码）2017-507、AVR16超声波测距短信上传设计-超声波-GSM-BELL-LCD1602本设计由AVR16单片机核心板电路+HC-SR04超声波测距模块电路+GSM短信模块电路+蜂鸣器报警电路+LCD1602液晶显示电路组成。1、通过超声波测距模块测距，并且将距离显示在LCD1602液晶上。并且将距离数据每隔1分钟通过GSM模块上传到收据。2、如果超声波测量距离小于30cm，则蜂鸣器报警，否则，不报警。方案链接：https://www.cirmall.com/circuit/195632、STM32单片机超声波测距电路设计方案（课程设计）HC-SR04超声波传感器，STM单片机超声波测距，STM32单片机最小系统板，F103C8T6型号，结合超声波测距模块测量距离，显示在LCD1602上，注释完整清晰，有电路图，可做实物。STM32+超声波测距+LCD1602显示+原理图+代码+注释方案链接：https://www.cirmall.com/circuit/193873、基于树莓派4B实现超声波测距和显示了解如何使用RaspberryPi4B进行超声波测距项目。硬件部件：RaspberryPi4B型×1个超声波传感器-HC-SR04（通用）×1个LED条形图阵列，绿色×1个高亮度LED，白色×1个4位7段LED显示屏×1个电阻1k欧姆×1个电阻2.21k欧姆×1个电阻100欧姆×8通孔电阻，150ohm×10电阻330欧姆×1个无焊面包板全尺寸×1个声音由通过介质（例如空气）的振荡波组成，其音高由这些波彼此之间的接近程度（频率）确定。人耳只能听到某些频谱（声波频率范围），这被定义为“声学”范围。低于声音的极低频声音被定义为“次声”，而高于声音的高频声音被定义为“超声”。超声波传感器被设计为使用类似于雷达的超声波反射来感测物体的接近或范围，以计算反射传感器与固体物体之间的超声波所花费的时间。主要使用超声波是因为它无法被人耳听到，并且在短距离内相对准确。您当然可以为此使用声学声音，但是您将拥有一个嘈杂的机器人，每隔几秒钟会发出哔哔声……。基本的超声波传感器由一个或多个超声波发射器（基本上是扬声器），接收器和控制电路组成。发射器发出高频超声波，该超声波会从附近的任何固体物体上反弹。某些超声波噪声被传感器上的接收器反射并检测到。然后，该返回信号由控制电路处理，以计算正在发送和接收的信号之间的时间差。随后可以将此时间与一些聪明的数学一起用于计算传感器与反射对象之间的距离。我们将在本教程中为RaspberryPi使用的HC-SR04超声波传感器具有四个引脚：接地（GND），回波脉冲输出（ECHO），触发脉冲输入（TRIG）和5V电源（Vcc）。我们使用Vcc为模块供电，使用GND将其接地，然后使用RaspberryPi将输入信号发送到TRIG，这将触发传感器发送超声波脉冲。脉冲波从附近的任何物体反弹，并且一些反射回传感器。传感器检测到这些返回波，并测量触发和返回脉冲之间的时间，然后在ECHO引脚上发送5V信号。在收到回波脉冲后，传感器被触发之前，ECHO将为“低”（0V）。找到返回脉冲后，在该脉冲持续时间内，将ECHO设置为“高”（5V）。脉冲持续时间是指传感器输出超声波脉冲与传感器接收器检测到返回脉冲之间的完整时间。因此，我们的Python脚本必须测量脉冲持续时间，然后从中计算出距离。HC-SR04上的传感器输出信号（ECHO）的额定值为5V。但是，RaspberryPiGPIO上的输入引脚的额定电压为3.3V。向该不受保护的3.3V输入端口发送5V信号可能会损坏您的GPIO引脚，这是我们要避免的事情！我们需要使用一个由两个电阻组成的小型分压器电路，以将传感器输出电压降低到我们的RaspberryPi可以处理的水平。方案链接：https://www.cirmall.com/circuit/190344、基于树莓派4B实现超声波测距和显示了解如何使用RaspberryPi4B进行超声波测距项目。硬件部件：RaspberryPi4B型×1个超声波传感器-HC-SR04（通用）×1个LED条形图阵列，绿色×1个高亮度LED，白色×1个4位7段LED显示屏×1个电阻1k欧姆×1个电阻2.21k欧姆×1个电阻100欧姆×8通孔电阻，150ohm×10电阻330欧姆×1个无焊面包板全尺寸×1个声音由通过介质（例如空气）的振荡波组成，其音高由这些波彼此之间的接近程度（频率）确定。人耳只能听到某些频谱（声波频率范围），这被定义为“声学”范围。低于声音的极低频声音被定义为“次声”，而高于声音的高频声音被定义为“超声”。超声波传感器被设计为使用类似于雷达的超声波反射来感测物体的接近或范围，以计算反射传感器与固体物体之间的超声波所花费的时间。主要使用超声波是因为它无法被人耳听到，并且在短距离内相对准确。您当然可以为此使用声学声音，但是您将拥有一个嘈杂的机器人，每隔几秒钟会发出哔哔声……。基本的超声波传感器由一个或多个超声波发射器（基本上是扬声器），接收器和控制电路组成。发射器发出高频超声波，该超声波会从附近的任何固体物体上反弹。某些超声波噪声被传感器上的接收器反射并检测到。然后，该返回信号由控制电路处理，以计算正在发送和接收的信号之间的时间差。随后可以将此时间与一些聪明的数学一起用于计算传感器与反射对象之间的距离。我们将在本教程中为RaspberryPi使用的HC-SR04超声波传感器具有四个引脚：接地（GND），回波脉冲输出（ECHO），触发脉冲输入（TRIG）和5V电源（Vcc）。我们使用Vcc为模块供电，使用GND将其接地，然后使用RaspberryPi将输入信号发送到TRIG，这将触发传感器发送超声波脉冲。脉冲波从附近的任何物体反弹，并且一些反射回传感器。传感器检测到这些返回波，并测量触发和返回脉冲之间的时间，然后在ECHO引脚上发送5V信号。在收到回波脉冲后，传感器被触发之前，ECHO将为“低”（0V）。找到返回脉冲后，在该脉冲持续时间内，将ECHO设置为“高”（5V）。脉冲持续时间是指传感器输出超声波脉冲与传感器接收器检测到返回脉冲之间的完整时间。因此，我们的Python脚本必须测量脉冲持续时间，然后从中计算出距离。HC-SR04上的传感器输出信号（ECHO）的额定值为5V。但是，RaspberryPiGPIO上的输入引脚的额定电压为3.3V。向该不受保护的3.3V输入端口发送5V信号可能会损坏您的GPIO引脚，这是我们要避免的事情！我们需要使用一个由两个电阻组成的小型分压器电路，以将传感器输出电压降低到我们的RaspberryPi可以处理的水平。方案链接：https://www.cirmall.com/circuit/190345、单片机超声波测距仪（程序、原理图、PCB、仿真等）基本功能：1.本设计采用STC89C51/52（与AT89S51/52、AT89C51/52通用，可任选）单片机作为主控制器；2.LCD1602液晶显示测量的距离和温度；3.带有温度补偿功能（DS18B20传感器）；4.测量范围0.02m~4m，精度为0.01m；5.按键功能：按键1：加报警值按键2：减报警值按键3：设置按键(只有在设置的时候才可以加减报警值)方案链接：https://www.cirmall.com/circuit/187066、用HC-SR04超声波模块组成的LCD1602显示的超声波测距板仿真电路模块设计（原理图+代码）基于51单片机的倒车系统仿真，带减小距离和增加距离调节以及报警功能.还有一个功能键用HC-SR04超声波模块组成的LCD1602显示的超声波测距板仿真原理图方案链接：https://www.cirmall.com/circuit/161957、基于MSP430F149单片机超声波测距仪倒车雷达汽车防撞设计（原理图+程序+论文）本设计制作一款基于MSP430F149单片机的超声波测距仪/倒车雷达汽车防撞系统设计。超声波测量具有测量范围广、稳定、可靠等优点。超声波模块测距原理：采用IO触发测距，给至少10us的高电平信号；模块自动发送8个40khz的方波，自动检测是否有信号返回；有信号返回，通过IO输出一高电平，高电平持续的时间就是超声波从发射到返回的时间。1、本产品由MSP430F149单片机核心电路+HC-SR04超声波传感器检测电路+数LCD1602液晶显示电路+按键控制电路+蜂鸣器控制电路+电源电路组成。2、按键说明：从左边第一个起，上限设置按键、加键、减键、下限设置键。3、可设置上下限报警距离，按上、下设置键后就可以再按加减键就可以修改报警距离并具有掉电保存功能。4、当实现测出的距离小于设定的距离时就会使得蜂鸣器报警。5、测量范围：2cm--5m。6、本设计的单片机核心电路具有上电复位电路、按键复位电路和晶振电路。方案链接：https://www.cirmall.com/circuit/191988、基于HC-SR04的超声波测距模块电路设计方案（ADPCB图）HCSR04超声波测距模块可提供2cm-400cm的非接触式距离感测功能测距精度可达高到3mm；模块包括超声波发射器、接收器与控制电路。方案链接：https://www.cirmall.com/circuit/167369、基于STM32的超声波测距仿真HC-SR04（proteus仿真电路图+C语言代码）基于STM32F103RCT6的HC-SR04超声波测距的Proteus仿真，带DS18B20显示，LCD1602显示数据，Proteus8.8打开，8.6的不行；使用定时器timer3开发，数据非常准确且稳定，范围0-300左右。同时显示DS18B20温度，温度精度0.1℃；超级难开发，全网只有老夫做出来了，花了半天时间搞定，拿来就可以直接用，贵一点但值得！需要的的请购买下载，有技术问题请联系QQ：10982781，毕设课设欢迎咨询，非诚勿扰！方案链接：https://www.cirmall.com/circuit/1642610、基于STM32单片机的超声波测距设计（带源码+原理图+PCB等资料）硬件组成：本设计采用STM32单片机最小系统、超声波CH-SR04模块、LCD1602显示模块、按键模块，蜂鸣器声光报警模块和电源模块组成。功能：1.可设置报警距离，按下设置键后就可以再按加减键修改报警距离并具有掉电保存功能。2.当超声波探测的距离小于设定的距离时蜂鸣器发出报警声。3.测量范围：2cm--4m。方案链接：https://www.cirmall.com/circuit/17524来源：电路城

描述Veterobot由BeagleBoard提供动力，并配备了一系列传感器，例如旋转头上的两个摄像头，超音程测距仪，指南针和GPS接收器，是自动驾驶的绝佳平台。板载WiFi或LTE连接可用于网真和远程控制。我们的自适应视频流解决方案可以在通过Internet和无线连接进行驱动时容忍带宽变化。这是我们所知道的唯一嵌入式自适应视频流解决方案。开源软件，硬件和3D可打印机器人机体为定制提供了无限可能。细节项目满足哪些需求？从机器人技术，人工智能和计算机视觉领域开始的研究人员通常会花费大量时间来构建机器人车辆来验证其软件思想。使用我们的平台，他们可以专注于实际研究，而不是解决标准的机械和低级控制问题。在在线教育的最新发展和对机器人技术的兴趣不断增长的推动下，例如斯坦福大学的“机器学习”课程和Udacity的“机器人人工智能”，对价格合理的开放式机器人平台的需求急剧增加。借助Veter机器人，我们可以提供出色的平台来满足这一需求。我们平台的竞争优势与现有和潜在竞争对手相比，我们的解决方案具有以下优势。在硬件方面，我们提供：更长的自主运行时间，易于更换的电池。板载ARMCPU和高级TIDSP显着提高了处理能力。易于定制的3D打印体，用于集成其他传感器和执行器。简单的电子装置由标准的高级组件构成。各种现成的传感器。在软件领域，我们提供：用于云机器人的高级通信基础架构。支持多种编程语言。自适应视频流，可通过Internet进行远程操作。一套教育情景的例子。通过拥抱开放的软件和硬件范例，我们和我们的客户可以访问充满活力的大型开发人员和设计师社区。通过将复杂性转移到软件上并简化硬件，我们能够将价格降低到极具竞争力的水平。组件：数量组件名称1个×大沽Rover5履带式底盘带编码器1个×Sparkfun双电机驱动器TB6612FNG1个×Adafruit液位转换器8TXB01082×英国威廉希尔Sparkfun电平转换器COM-087451个×抢断公头-直角1x18903×Devantech声纳SRF-02SRF-021个×Devantech声纳SRF-08SRF-081个×Devantech罗盘CMPS101个×Pololu降压稳压器1个×Beagleboard-xM外文原文：点击进入声明：本文由Hackaday授权电路城翻译，系电路城的原创内容，转载请注明出处！

天气渐渐凉了下来，一场秋雨一场寒，眼看着冬天就要到了，冬天最大的困扰就是日益严重的空气质量问题，尤其是北方地区，准备一个空气质量检测装置很有必要，整理了电路城上8个质量监测方案，挑一个适合自己的，做好迎接冬天的准备吧。1、51单片机PM2.5空气质量检测雾霾粉尘检测报警器69-（pcb+源码+电路图+参考文档）产品功能描述：本系统由STC89C52单片机、LCD1602液晶显示屏、蜂鸣器报警、LED指示灯、按键、PM2.5传感器组成。1、使用高精度夏普的粉尘传感器实时检测空气中的PM2.5值并通过LCD1602液晶显示出来。2、LCD1602液晶第一行显示当前测到的PM2.5实际值，第二行显示设定的浓度报警值。3、当粉尘浓度值高于设定值时，蜂鸣器和指示灯会发出声光报警。4、按键说明：减键、加键、设置键。单独一个控制为复位按键。5、三个按键用来设定浓度报警值，具有掉电保存，上电无需重新设置。https://www.cirmall.com/circuit/179142、PM2.5室内外空气质量检测仪家用温湿度空气环境检测仪器（RF433传输）1.产品包括室外机、室内机；2.室外机接一个温度传感器NTC10K3435，湿度传感器HR202和PM2.5传感器，用于采集温湿度和PM2.5，外接一个太阳能板用于提供电源，外接一个RF433发送模块用于传输数据；3.室内机同样接一个温度传感器NTC10K3435，湿度传感器HR202和PM2.5传感器，用于采集温湿度和PM2.5，外接一个RF433接收模块用于接收数据；4.室外机每隔一段时间自动唤醒采集温湿度和PM2.5，并发送到室内机；5.室内机接收到数据后显示在LCD屏上，并做相应报警；6.室内机可显示时间，可调节时间https://www.cirmall.com/circuit/139433、AI2蓝牙空气质量监测系统基于51单片机MQ135（原理图+程序）功能介绍：STC89C52RC单片机最小系统DHT11测量温湿度，MQ135测量空气质量(AD转换TLC549)按键设置报警值蜂鸣器和继电器报警使用JDY-31串口蓝牙模块APP使用appinventor2制作，可以实时接收测量数据，并控制蜂鸣器和继电器使用USB5V供电https://www.cirmall.com/circuit/176234、基于stm32设计的MQ135空气质量监测系统（电路图+代码）基本要求（1）应用AltiumDesigner对设计电路进行原理图绘制，对所使用元件、模块分析、解答；（2）使用Protuse实现空气质量信息采集，并通过上位机显示；（3）设计报警电路，当污染物浓度过大时报警指示。https://www.cirmall.com/circuit/186075、基于51单片机的便携式室内空气质量与燃气检测装置的设计便携式空气检测装置功能说明1.LCD1602显示屏，用来显示传感器测量数据；2.MQ2传感器，模拟二氧化碳传感器，测量空气中二氧化碳浓度；3.PM2.5传感器，检测空气中PM2.5的浓度；4.DS18B20，检测温度的精确传感器，可以精确地检测出当前所处环境的温度；5.蜂鸣器用于当温度，PM2.5，CO超标时报警；6.风扇用于当温度，PM2.5，CO超标时报警；7.彩色LED灯用于当温度，PM2.5，CO超标时报警；8.按键1用于切屏显示；9.按键2用于增加上限；按键3用于减小上限；https://www.cirmall.com/circuit/136116、基于STM32空气质量检测仪（原理图+源代码）基于STM32空气质量检测仪电路介绍：该空气质量检测仪电路采用STM32F103R8T6作为主控制芯片,输入接口为+5V，通过AS1117电源转换电路输出+3.3V,如RS-485数据的发送和接收。主要使用的传感器：温湿度传感器SHT21,空气质量TVOC传感器，CO2传感器。显示电路：串口迪文屏液晶。嵌入式操作系统：uCOSⅡhttps://www.cirmall.com/circuit/20777、采用DSM501A传感器的Arduino空气质量监测仪如今，利用最新和最先进的技术，用于空气质量监测的解决方案不仅变得更加精确，而且在测量时也更快。设备变得越来越小，成本也比以往任何时候都低得多。所提供的设备使用Samyoung“DSM501A”灰尘传感器，这是市场上最便宜的之一，可以在AliExpress购买几美元。该传感器能够检测PM2.5以及PM10颗粒。https://www.cirmall.com/circuit/136298、空气质量检测系统功能说明1、检测页面：检测空气中的甲醛、CO2、温湿度、CO等环境信息，并显示在液晶屏上、左侧显示设置的浓度标准，右侧显示检测的信息。2、若浓度超过限定则开始报警，若浓度低于限定则停止报警。3、报警时警示灯亮并有报警音。4、报警时液晶屏显示内容：若甲醛超标则显示空气中甲醛浓度超过标准浓度，为….;若CO超标则显示空气中CO浓度超过标准浓度，为…。5、当某一或多种环境信息超标时进入报警页面，并持续报警一分钟，中途可人为终止报警并返回检测页面，当浓度降低到标准值以下后再次超标，继续报警。6、通过蓝牙模块与手机连接，可以使用手机端蓝牙助手显示检测值的基本信息。https://www.cirmall.com/circuit/13380

带温度补偿的差分电桥型传感器监控电路是一款适用于电桥型传感器的完整低功耗信号调理器，包括一个温度补偿通道。该电路非常适合驱动电压介于5V和15V之间的各类工业压力传感器和称重传感器。功能与优势图1所示电路是一款适用于电桥型传感器的完整低功耗信号调理器，包括一个温度补偿通道。该电路非常适合驱动电压介于5V和15V之间的各类工业压力传感器和称重传感器。利用24位Σ-Δ型ADC的内置可编程增益放大器(PGA)，该电路可以处理大约10mV到1V的满量程信号，因此它适用于种类广泛的压力传感器。整个电路仅使用三个IC，功耗仅1mA（不包括电桥电流）。比率式技术确保系统的和稳定性不依赖于基准电压源。图1.带温度补偿的差分电桥型传感器监控器（原理示意图：未显示所有连接和去耦）电路描述图1所示电路基于24位Σ-Δ型ADCAD7793。该ADC有三路差分模拟输入和一个增益范围为单位增益到128的片内低噪声PGA，因此非常适合多个传感器接口。AD7793的功耗仅500μA，因而适合低功耗应用。它内置一个低噪声、低漂移带隙基准电压源，也可采用外部差分基准电压。输出数据速率可通过软件在4.17Hz至470Hz范围内设置。AD8420是一款低功耗仪表放大器，电源电流值为80μA，可以采用36V的单电源供电，用于消除桥式传感器的共模电压。需要时，它也可为传感器的小差分信号输出提供增益。ADA4096-2是一款双通道运算放大器，每个放大器的典型电源电流为60μA，具有30V的宽工作输入电压范围，用于驱动传感器电桥。ADA4096-2的另一半用作基准电压缓冲器。有很多种类的压力传感器需要5V至15V之间的电压驱动。图1所示电路为桥式传感器提供了一种完整的解决方案，包含四个关键部分：传感器电压驱动、仪表放大器、基准电压缓冲器和ADC。桥式传感器电压驱动ADA4096-2配置为同相放大器，其配置增益由反馈电阻设置，如图2所示。图2.传感器电压驱动增益通过配置表1列出的跳线来设置。传递函数计算如下：其中，RF可以是40.2kΩ、91kΩ或140kΩ，R8=10kΩ。NPN晶体管用于提高驱动桥式传感器所需的电流。提供给ADA4096-2反相输入端的反馈使得反相输入电压等于同相输入电压，从而确保桥式电路上的电压驱动保持恒定的电压。晶体管Q1为BJT，击穿电压为80V，25°C时功耗为0.35W。集电极电流为500mA。仪表放大器AD8420抑制电桥处产生的共模电压，仅放大差分电桥电压，如图3所示。AD8420具有与输入共模电压完全无关的轨到轨输出电压摆幅。该特性使得AD8420摆脱了大多数传统仪表放大器架构存在的、共模输入和输出电压之间交互作用导致的多种限制。该仪表放大器的增益设置为1。图3.AD8420仪表放大器AD8420的输入端有一个差模噪声滤波器(20kΩ/1μF/100nF)，其带宽为7.6Hz，还有一个共模噪声滤波器(10kΩ/100nF)，其带宽为150Hz。传统仪表放大器架构需要使用低阻抗源驱动基准电压引脚，基准电压引脚上的任何阻抗都会降低共模抑制比(CMRR)和增益。而对于AD8420架构，基准电压引脚上的电阻对CMRR无影响。AD8420的传递函数为：VOUT=G(VIN+-VIN-)+VREF其中：VREF=1.05VG=1+(R12/R10)在-40°C至+85°C温度范围内，AD8420差分输入电压在内部被二极管限制在±1V。如果输入电压超过此限值，内部二极管就会开始传导并消耗电流。电流在内部被限制在保证AD8420安全的值。基准电压缓冲器AD7793产生的210μA激励电流通过5kΩ电阻，如图4所示。这将产生1.05V基准电压，然后由ADA4096-2缓冲。缓冲器的输出驱动AD7793和AD8420的基准电压源。该电路是比率式，因此，5kΩ电阻上的电压变化（由AD7793产生的210μA激励电流的5%容差导致）所引起的误差非常小。该缓冲基准电压还驱动放大器以设置桥式传感器的电压驱动（参见图2）。图4.基准电压产生ADC通道1配置：桥式传感器AD7793的通道1测量AD8420的桥式传感器输出。外部VREF(1.05V)用作基准电压，因此，AD7793的输入电压范围是±1.05V，以+1.05V共模电压为中心。ADC通道2配置：温度传感器AD7793的第二通道监控电阻温度检测器(RTD)上产生的电压，该RTD由210μA激励电流驱动，如图5所示。尽管100Ω铂RTD十分常见，但也可指定其他电阻（200Ω、500Ω、1000Ω等）和材料（镍、铜、镍铁）。本应用采用100ΩDIN43,760A类RTD。图5.利用开尔文或4线PtRTD连接提供高图5所示的4线（开尔文）连接可消除RTD引脚电阻效应。注意：利用链路P3和链路P4，也可以使用2线、3线或4线配置，如表2所示。如果不需要温度补偿，可利用链路P9旁路RTD。输出编码任一通道上输入电压的输出代码为：其中：AIN=AIN(+)AIN(-)=AIN(+)VREFGain为PGA增益设置，N=24。电源电压要求为使电路正常工作，电源电压VCC必须大于6V，以便为桥式传感器提供5V驱动。系统校准有多种方法可执行压力传感器温度校准。本应用采用四点校准程序。SiliconMicrostructures,Inc.（位于美国加利福尼亚州苗必达市）的AN13-01（恒定电压下MEMS压力传感器的主动温度补偿和校准）为校准程序提供了很好的参考。测试数据与结果系统噪声全部数据捕获操作都通过CN-0355评估软件实现。为捕获评估板噪声，进行了两次设置测量。次测量如图6所示，在AD8420输入短路的条件下进行，因而测量的是AD8420和AD7793的峰峰值噪声。进行了1000次采样，获得的代码分布约有100个代码，相当于12.5μV的峰峰值噪声；或者对于2.1V的满量程范围，相当于17.36个无噪声位。图6.输出代码分布直方图（100个代码，AD8420输入引脚短路）第二次测量是利用HoneywellNSCSANN600MGUNV压力计传感器进行，它连接到评估板。板上安装的该压力传感器未经放大和补偿，电压驱动器设置为10.1V。此测试有效展示了整个系统产生的噪声，包括传感器噪声，如图7所示。进行了1000次采样，获得的代码分布约有120个代码，相当于15μV的峰峰值噪声；或者对于2.1V的满量程范围，相当于17.1个无噪声位。图7.输出代码分布直方图（120个代码，连接压力传感器）系统功耗表3显示了系统的总功耗，不包括压力传感器的功耗。HoneywellNSCSANN600MGUNV压力传感器具有大约3kΩ的阻抗，会使表3所示的总功耗增加大约3.36mA。用更低的电流（如10μA）驱动RTD，同时采用更高的RTD电阻值（如1kΩ），可进一步降低系统的功耗。有源元件的误差分析系统中的有源元件AD8420和ADA4096-2引起的误差及和方根(RSS)误差如表4所示。总电路对电阻容差导致的总误差的合理近似推算是假设每个关键电阻对总误差贡献都相等。两个关键电阻是R8和R19、R20、R21中的任一个。0.1%的差情况下电阻容差可造成值0.2%的总电阻误差。若假定RSS误差，则总RSS误差为0.1√2=0.14%。电阻误差与表4给出的元件误差相加得到以下结果：失调误差=0.365%+0.1400%=0.505%增益误差=0.050%+0.1400%=0.190%满量程误差=0.415%+0.1400%=0.555%这些误差使用以下假设：选用计算得到的电阻值，容差是仅有的误差，传感器的电压驱动设置为10.1的增益。线性度误差是在-500mV到+500mV的输入范围测试，采用图10所示的设置。总非线性误差约为0.45%。非线性主要由AD8420的输入跨导(gm)级引起。总输出误差(%FSR)通过将实测输出电压与理想输出电压之差除以输出电压的FSR，然后乘以100得出。计算结果如图8所示。图8.桥式传感器模拟的输出电压（带相关线性度误差曲线）与ADC读数的关系图9显示EVAL-CN0355-PMDZ评估板的实物照片。该系统的完整文档位于CN-0355设计支持包中。图9.EVAL-CN0355-PMDZ板实物照片常见变化其他合适的ADC有AD7792和AD7785，这两款器件具有与AD7793相同的特性组合。不过，AD7792为16位ADC，AD7785为20位ADC。AD8237是一款微功耗、零漂移、真正轨到轨仪表放大器，也可用于本电路配置的低电源电压版本。仪表放大器AD8226是另一个选择，它能以更高的功耗（约525μA）实现更好的线性度。对于需要低噪声和低失调电压的低电源电压范围应用，可以用双通道AD8606取代ADA4096-2。双通道AD8606具有极低失调电压、低输入电压和电流噪声以及宽信号带宽等特性。它采用ADI公司的DigiTrim调整技术，无需激光调整便可达到出色的。电路评估与测试本电路采用EVAL-CN0355-PMDZ电路板、EVAL-SDP-CB1Z系统演示平台(SDP)评估板和SDP-PMD-IB1Z（一款针对SDP的PMOD转接板）。SDP和SDP-PMD-IB1Z板具有120引脚的对接连接器，可以快速完成设置和电路性能评估。为了使用SDP-PMD-IB1Z和SDP评估EVAL-CN0355-PMDZ板，通过一个间距为100密尔、面积为25平方密尔的标准直角引脚接头连接器把EVAL-CN0355-PMDZ连接至SDP-PMD-IB1Z。设备要求为评估和测试CN-0355电路，需要如下设备：带USB端口的WindowsXP、WindowsVista（32位）或Windows7（32位）PCEVAL-CN0355-PMDZ电路评估板EVAL-SDP-CB1Z电路评估板SDP-PMD-IB1Z转接板CN0355评估软件6V壁式电源适配器或其他电源YokogawaGS200精密电压源AgilentE3631A电压源开始使用将CN-0355评估软件光盘放入PC，加载评估软件。打开我的电脑，找到包含评估软件光盘的驱动器，打开Readme文件。按照Readme文件中的说明安装和使用评估软件。设置CN-0355评估套件包括一张光盘，其中含有自安装软件。该软件兼容WindowsXP(SP2)和Vista（32位和64位）。如果安装文件未自动运行，可以运行光盘中的setup.exe文件。请先安装评估软件，再将评估板和SDP板连接到PC的USB端口，确保PC能够正确识别评估系统。1.光盘文件安装完毕后，为SDP-PMD-IB1Z评估板接通电源。用随附电缆把SDP板（通过连接器A）连接到SDP-PMD-IB1Z评估板，然后连接到用于评估的PCUSB端口。2.将EVAL-CN0355-PMDZ的12引脚直角公引脚接头连接至SDP-PMD-IB1Z的12引脚直角母引脚接头。3.运行程序之前，将压力传感器端子和RTD传感器连接至EVAL-CN0355-PMDZ的端子插孔中。4.在接好并打开所有外设和电源之后，单击图形用户界面上的Run（运行）按钮。当PC成功检测到评估系统时，即可使用评估软件对EVAL-CN0355-PMDZ电路板进行评估。功能框图测试设置的功能框图如图10所示。该测试设置必须按图中所示方式连接。图10.测试设置功能框图用AgilentE3631A和YokogawaGS200精密电压源为评估板供电并模拟传感器输出。AgilentE3631A的通道CH1设置为24V以充当评估板的VCC电源，另一个通道CH2设置为5V以产生共模电压。CH2与YokogawaGS200串联，如图7所示。Yokogowa通过1.5kΩ串联电阻连接到评估板的输入端子，该电阻模拟电桥阻抗。Yokogawa在仪表放大器输入端产生±500mV（25°C时）差分输入电压，从而模拟传感器输出。用CN-0355评估软件捕获来自EVAL-CN0355-PMDZ评估板的数据，得出图8所示的线性度误差，所用设置如图10所示。有关软件操作的详情，请参见CN-0355软件用户指南。

引言传统上把具有梯形波反电势的永磁同步电机称为直流无刷电机。直流无刷电机的转矩控制需要转子位置信息来实现有效的定子电流控制。而且，对于转速控制，也需要速度信号，使用位置传感器是直流无刷电机矢量控制的基础，但是，位置传感器的存在也给直流无刷电机的应用带来很多的缺陷与不便：首先，位置传感器会增加电机的体积和成本;其次，连线众多的位置传感器会降低电机运行的可靠性，即便是现在应用多的霍尔传感器，也存在一定程度的磁不敏感区;再次，在某些恶劣的工作环境、例如在密封的空调压缩机中，由于制冷剂的强腐蚀性，常规的位置传感器根本无法使用;，传感器的安装还会影响电机的运行性能，增加了生产的工艺难度。无位置传感器控制技术是近30年来无刷直流电机(BLDCM)研究的一个重要方向。论述了国内外BLDCM无位置传感器控制的研究现状。着重介绍了目前应用和研究较多的几种常规方法的基本原理、实现途径、应用场合以及优缺点等，并对它们作了综合分析和比较。无位置传感器控制就是在没有机械式位置传感器的情况下进行的控制。此时，作为逆变器开关换向导通时序信号的转子位置信号仍然是必不可少的，只不过不再由位置传感器来提供，而应该由新的位置信号检测措施来代替，即以提高电路和控制的复杂性来降低电机结构的复杂性。目前，BLDCM无位置传感器控制研究的是构架转子位置信号检测电路，从软硬件两方面间接获得可靠的转子位置信号，从而触发导通相应的功率器件，驱动电机运转。到目前为止，在众多的位置信号检测方法中，应用和研究较多的主要有定子电感法、速度无关位置函数法、反电势法、基波电势换向法和状态观测器法等。1基于反电势的转子位置检测方案无刷直流电机(BushlessDCMotor，BLDCM)具有无换向火花、运行可靠、维护方便、结构简单等优点，因而在很多场合得到了广泛应用。但是传统的BLDCM需要一个附加的位置传感器来控制转子位置，这给其应用带来了很多不利的影响。BLDCM的无位置传感器控制在近30年中一直是国内外较为热门的研究课题[1]。目前，对于BLDCM的无位置传感器控制，针对不同的性能要求和应用场合，人们已经提出了多种不同的控制理论和实现方法，例如定子电感法、速度无关位置函数法、反电势法、基波电势换向法、状态观测器法等。本文在简要论述BLDCM无位置传感器控制研究现状的基础上，详细介绍了目前应用和研究较多的几类方法的基本原理、实现途径、应用场合及优缺点。当电机速度大于零时，每个电周期内某相反电势为零的位置只有两个，可以从图1所示通过过零点时反电势的斜率来区分这些位置，每一段对应电周期内的60°区间。换向发生在每一段的边界处，反电势过零点和需要换向的位置之间有30°的偏移，需要对其进行补偿。图1反电势过零点在任一时刻只有两相通电，且流经这两相的电流相反，图2所示为W相用于反电势检测时的情况。当U相内流经正向电流(定义为流向星型连接中心点的电流)，V相内流经负相电流时，对应图1中区间6Q和1Q时，此置位的1动作。假设通电相的两端总是对称地分别连接到DC电源地两个端点上，则星型连接中心点的电压总是1/2VDC，与加在这两个通电相绕组上的电压极性无关。图2W相用于反电势检测上述方法很容易通过硬件实现，即通过分压电路对三相的端电压和VDC分别进行采样，并将采样值送入比较器的比较端口，得到的过零点时刻即为1/2VDC的时刻。使用一个可用的定某相反电势经过时器测量60°(即两次反电势过零点之间)的时间。2DSP控制方案的系统实现2.1TMS320LF240x芯片简介TMS320LF240x系列DSP是TI公司为满足大范围的数字电动机控制(DMC)应用而设计的。该芯片具有高性能的16位定点DSP内核，采用改进的哈佛总线结构，具有专门的硬件乘法器，采用流水线操作，具有30MIPS的处理能力，大多数指令在单周期内即可执行完成。TMS320LF240x可以实现用软件取代模拟器件，完成复杂的控制算法，方便地修改控制策略，修正控制参数，能满足无传感器直流无刷电机控制系统对实时控制的要求。2.2DSP控制系统的硬件实现DSP系统由TMS320LF2407A与仿真口(JTAG)等外围电路构成。DSP内部已有32K字的FlashROM，但为了调试的方便(FlashROM中的程序不能设置断点，且需专门的程序)，外加了程序RAM，在程序经多次调试，成熟可靠时可写人内部的FlashROM，通过设置相应的跳线，DSP复位时即可从内部的FlashROM来执行程序。DSP片上有544字的双口RAM(DARAM)，全部配置到数据空间，将程序中频繁存取的变量分配到这部分双口RAM中，以提高处理的速度。DSP片上还有2K字的单口RAM(SARAM)配置到数据空间，也用来存放临时变量。图3是根据前述控制原理设计的基于DSP的直流无刷电机控制系统。该系统主要由直流无刷电机、功率变换器电路、电机转子位置检测电路、各种保护电路以及以TMS320LF240x为的数字控制器等构成，其中功率变换器电路由整流滤波电路、逆变器电路(IPM功率模块)和相应的保护电路组成。图3DSP控制系统逆变器电路中的IPM模块集成了多种保护功能，如过电压保护、欠电压保护以及过流保护等，当达到保护阈值时，IPM模块通过FO引脚输出一个低电平信号，并将此低电平信号送入DSP的PDPINTx引脚，触发功率驱动保护中断，将所有PWM输出引脚设置为高阻态，以此来关断驱动信号，起到保护电路的作用。转子位置检测电路采用1/2电压采样法来实现，对电机的三相端电压及直流母线电压分别进行采样，并将采样结果送入比较器进行比较，从而得到过零点的时刻，其结果送入DSP的捕捉端口中。2.3DSP控制系统的软件设计本控制系统采用速度、电流双闭环的控制结构。由于采用了面向电机控制的高速DSP，无论是速度环的设计，还是电流环的实现，以及各种反馈信号的处理和PWM控制信号的产生，均采用了数字信号处理技术，用软件实现硬件电路的功能，完成直流无刷电机的实时控制。控制系统的软件设计主要包括DSP初始化程序和电机控制程序两部分。DSP初始化程序主要完成系统时钟的设定，中断向量的定义，I/O端口的初始化，控制寄存器的设置以及各功能模块的初始化等;电机控制程序主要负责电机的启动控制、速度电流双闭环控制、系统监控和故障处理等，因此电机控制程序包括启动子程序、电流和位置检测中断服务子程序、速度控制子程序、电流控制子程序、PWM调制子程序以及系统监控和故障处理子程序等。进行各种反馈信号的检测是构成双闭环控制的前提。位置信号、电流信号的检测分别由位置检测中断服务程序和电流检测中断服务程序来实现，转速的检测通过软件计算间接获得。为了提高系统的动态性能和稳态。其控制环路简图如图4所示。图4电流和速度控制环路PWM调制子程序根据检测到的转子位置信号和电流信号通过事件管理器(EV)产生PWM调制信号。通过定时器控制寄存器TxCON中的位模式将通用定时器的计数模式设置为连续增/减计数模式以产生对称的PWM波形。来源：维库电子市场网

1引言在半导体电阻式气体传感器中，气敏芯体对温度非常敏感，在整个工作环境温度波动范围内温度噪声通常会完全掩盖气体浓度输出的有效信号。另外气体传感器大多利用化学反应性质测量气体浓度，化学性质通常与温度有关，为了获得响应特性，敏感芯体通常需要工作在特定温度，因而为气敏芯体提供恒定的工作温度环境显得非常有意义。在电路设计理论里实现恒温控制的方式有很多，传感器的特殊应用决定了低功耗、高、高可靠性的分立模拟电路实现方案非常适合。PID脉宽控制恒温模拟电路具有非常好的控温，同时元器件简单且具有可靠的失效率参数，风险可控，非常适合航天产品的设计要求。2电路框图传感器芯体上面集成了测温电阻与加热电阻，测温电阻能实时监测传感器芯体的当前温度，且反馈到控制电路的输入端，作为温度误差信号的一个输入端，形成闭环控制。电路框图如图1所示，测温电路把当前芯体温度值转化为电压值，该值是一个微弱信号值，必须经过高信噪比前置放大电路放大到合适的电压输出值，再经过系统放大，然后输送给PID环节进行控制输出，控制输出产生宽度可调脉冲信号驱动加热电路，给传感器芯体加热。传感器当前温度与设定温度温差值越大，误差电压信号越大，经过PID控制输出脉宽开通时间越长，加热功率越大，反之亦然，从而实现了恒温控制。3.1温度与加热功率传感器芯体温度与加载在芯体上的正热能与负热能大小有关。若传感器芯体温度维持在环境温度以上，则传感器芯体加载的正热能来自电能，由焦耳定律可以知道若给定电阻R上加热电流为I，加热时间为T，那么有I2*R*T的电能转换成热能;而传感器芯体加载的负热能可以是传感器芯体与周围环境的温度差而产生的热对流及热传导带来的热能转移。这种正热能与负热能对温度的影响体现为传感器芯体的加热功率与制冷功率，它们共同决定了传感器芯体的稳定温度。假设传感器芯体工作环境温度为25℃，传感器芯体气体浓度响应温度为80℃，因热传导和热对流损失的负热能为某个可测量值且保持恒定，那么该点环境下芯体温度只与加热功率有关。如上所述，给芯体合适电流，那芯体就可以维持设定点温度，若环境温度上下波动，芯体加热与制冷的功率随温度发生变化，要使芯体继续维持在设定点温度，只需要调节芯体上电流的大小。在25℃环境下，实际测得加热功率与芯体温度的关系如图2所示，加热功率为0.45W时芯体即可稳定工作在设定温度80℃。3.2温度测量为了更加准确地测量敏感芯体温度场的温度，在氢敏芯体上集成了一个测温电阻与一个加热电阻。测温电阻、加热电阻和氢敏电阻版图设计经过温度场仿真实现耦合。因而测温电阻能真实反映氢敏电阻当前工作温度。测温电阻材料采用高纯铂电阻镀膜而成，实际测试的测温电阻温度特性如图3所示，从图中可以看出测温电阻具有良好的温度线性关系。该测温电阻的温度系数因为采用薄膜沉积工艺制备，温度系数没有标准PT100大，但并不影响使用。电阻经过测温电桥检测，输出反映温度的电压信号。这个信号在控制区域非常微弱，为了提高温度测量，采用四线制检测电路，减少测温铂电阻引线长度与铂电阻通电电流对温度测量的影响。3.3温度控制环路通常温度系统是大惯性系统，具有较大的滞后性，往往需要具有超前调节的微分环节。气体传感器芯体体积很小，无论是加热还是制冷，芯体对温度都有快速响应，采用比例积分控制就可以获得不错的效果。3.3.1比例环节比例环节具有快速调节能力，比例系数越大静差越小，过大容易震荡。电路如图4所示，其增益为-RP1/RP2，试验测试比例系数为-4时控制效果较好。3.3.2积分环节积分环节可以消除系统静差，当系统有稳态误差时，积分环节的输出会持续增大使得控制作用加强，从而减小稳态误差。积分系数越小，积分作用越明显，控制越高。积分电路如图5所示，其增益为－1/RI1*CI1*S，其中S为拉式算子。经调整时间常数RI1CI1为4.7s比较合适。采用PWM通断控制模式，能化利用加热功率。在导通瞬间，加热电压完全加载在加热电阻上，电流峰值会比较大，因此需要控制加热电阻合适的阻值。另外PWM控制存在完全导通的情况，虽然在本电路应用中不会带来坏的影响，但是为了调整加热功率以达到控制加热温度的目的，在PID输出环节采用稳压二极管，控制PID输出电压的幅度，保证PWM能够输出一定宽度的死区。3.3.3微分电路微分环境对输入快速变化的情况具有较大的反应输出，能提高控温系统对环境温度波动的快速响应能力。微分环节具有超前调节的作用，具体电路如图6所示。3.3.4PWM产生电路PWM电路采用简单分立器件搭建，具体电路如图7所示，主要构成有比较器产生限阈值翻转波形，然后经过积分电路充放电产生标准锯齿波，锯齿波在与PID环节输出电压比较，产生脉宽随温度误差调整的波形，该波形输出给驱动加热电路。4实验结果样机进行了稳定动态过程的短时间测试和稳定点长时间测试。短时间测试样机温度曲线如图8所示，其中可以看出样机到达温度设定点90%的时间非常短，大概为120s，整体控温在0.15℃以内。当环境温度波动时控温点会随着扰动，很快就能回到设定的温度值，动态响应非常快.样机控温效果稳定点长时间监测曲线如图9所示，从该图可知整体控温在0.15℃以内更加明显，说明样机电路控温点不会随时间飘移，也不随环境缓慢变化的温度波动漂移。5结束语PID脉宽温度控制电路，所用元器件较少，调节简单，控制可以达到±0.15℃，完全满足气体传感器应用需求。在可行性、可靠性、安全性方面特别适合航天产品的需求，可在气体传感器中应用推广。来源：维库电子市场网

在面临能源紧缺、气候变暖等严重问题的情况下，人类为了生存和发展转而去寻找和利用清洁能源技术。清洁能源包括太阳能、风能、热能、振动能、海洋能，以及其他能量如人体动能、生化能等能量。随着科技的发展，无线传感器网络技术已经渗透到人类生产和生活的方方面面。无线通信网已经逐步发展到能为任何人和物件之间随时、随地通信的物联网，网络的规模极速扩大，但与此同时物联网的总体的稳定性和可持续发展问题也越来越突出。与此同时，为了满足人类生活的需要，越来越多的传感器需要被安放在人迹罕至或者环境恶劣的地区，这些地区恶劣的环境决定了人们无法使用化学电池为无线传感器节点供电，因为在这些地区更换化学电池往往是一件不太可能的事情。正因为这些原因，本文才想到采用可再生能源(动态能源)为无线通信节点供能来解决这些问题。本文提出了一套微型温差发电器供给无线传感器网络的系统。该系统以微型温差发电器作为能量源，以德州仪器公司的超低功耗能量管理芯片BQ25504作为DC-DC升压变换器实现了可以从低至80mV的能量源采集能量，并利用外围电路实现对能量源的功率点跟踪控制，并结合能量缓冲器在必要时存储能量，然后通过MIC841N双电压比较器和TPS78001超低压差线性稳压器，实现了微型温差能量的有效采集和利用。该系统通过高效的能量收集和有效的能量管理实现了无线传感器网络的功能，成为了真正的能量自供给无线传感器系统，同时也顺应了现在我国通信行业绿色无线电的发展要求。1.基于微型温差发电器的无线传感器网络节点架构模型为了满足微型温差发电器供给的无线传感器网络系统的要求，本文设计了如下的无线传感器节点发射端的系统架构，如下图1所示。图1微型温差发电器无线传感器网络节点发射端架构由图1可知，微型温差发电器供电的无线传感器网络节点的发射端结构由温差电能收集器、具有MPPT功能的升压电路、能量缓冲器和系统负载(无线传感器节点)组成。温差电能收集器是由热电转换芯片组成的，可以根据实际的应用场所的大小和所需电能的多少决定热电转换芯片表面积大小和叠加的层数，用以满足不同的应用环境。电源管理集成电路主要是由功率点跟踪模块(MPPT)、电能输出接口、充电器(DC-DC升压模块)、能量缓冲器构成。其中能量缓冲器电路由储能电容、比较器电路和稳压器电路构成。负载主要包括处理传感器采集到的数据，并通过无线发射模块发射出去。由图1可知，在微型温差发电器供电的无线传感器网络节点中，电源能量管理电路(PowerManagementIntegratedCircuit，PMIC)是极其重要的一环，它所包含的电路功能多而重要，是微型温差发电器能量采集系统的关键所在。2.电源能量管理控制电路(PMIC)设计方案2.1电源能量管理控制电路(PMIC)整体设计方案在本文中电源管理控制电路主要包含了如下功能，功率点跟踪、DC-DC升压转换和能量缓冲。如图2所示，基于微型温差发电器的能量自供给无线传感器系统的能量采集和管电路主要是由芯片BQ25504、MIC841N、TPS78001和储能电容器以及它们相应的外围电路构成。超低电压升压转换和管理芯片BQ25504，低功耗多功能电压比较器MIC841N和线性稳压输出芯片TPS78001一起构成了微型温差发电器供给的无线传感器网络节点的温差能量采集和管理使用的多重功能。图2系统温差能量采集和应用电路原理图在本文中，BQ25504电源管理芯片主要实现了从热能转换模块中以超低功耗汲取能量。BQ25504是一个16个引脚的、3mm*3mm分装的高效率能量管理芯片，16个引脚依次逆时针分布，本文通过合理地应用这些引脚的相应的功能，实现了微型能量的高效管理。除此之外，该芯片的一个显著优点是拥有超低的工作启动电压，这使得它可以在稳定工作时从低至80mv的能量源提取能量，并对超低电压进行升压转换，以便后续电路进行存储使用。在本文电路中，搭配合适的外围电路实现了从超低功率能量源采集电能的功率点跟踪，这对于微型温差能量自供给系统有着至关重要的作用。同时通过外围电路设定过压和欠压的电路保护，保证芯片的稳定工作。MIC841N是一个超低功耗的具有内部参考电压的双电压比较器。在本文中通过设置其电压比较的上限和下限来驱动后面的线性稳压器。其工作的特点是，通过不断的检测引脚VDD上的电压，并与引脚LTH和HTH上设定的工作电压进行比较，从而确定输出的电压(即引脚OUT的输出信号)的高低，进而控制稳压器TPS78001的工作状态。TPS78001是TI生产的超低功耗稳压器，它可以实现电路输出电压的稳压作用，通过设置相应的外围电路的电阻参数，可以使输出得到一个稳定的电压，这样就可以稳定地驱动后面的无线传感器发射节点。为了更好的对图2设计电路进行解释说明，下面对上述电路图的各个模块包含的芯片和相关电子元件，以及工作方式和功能进行详细的描述。图2中的电路是微型温差发电器自供电系统的总体电路图，根据实际电路的作用可将其划分为三个电路，在此以电路A、B和C来代替。电路A是以BQ25504芯片为的具有MPPT功能的DC-DC升压变换器电路以及能量存储电路;电路B是以MIC841N芯片为的双电压比较器电路;电路C是以TPS78001芯片为的稳压器输出电路。2.2具备MPPT功能的DC-DC升压转换以及储能电路设计如图3所示，电路A主要是由电能管理芯片BQ25504及其外围电路构成。图3带MPPT功能的DC-DC升压电路和能量存储电路原理图首先按照如图3连接电路A的相关电子元器件。TEG(ThermoelectricGenerator)即是微型温差发电器，它输出的是温差电转换的裸电压。电路A的主要功能是MPPT、DC-DC升压变换，以及能量存储电路，以下对如何实现这三个功能进行详细叙述。2.2.1功率点跟踪(MPPT)功能电路设计功率点跟踪(MPPT)是一种化利用发电器所产生电能的技术。本文通过一定的电气模块调节微型温差发电器的温差芯片的输出电压，从而实现温差发电器输出功率的化。根据已知的微型温差发电器的输出特性曲线，当输出的电压大约等于开路电压的50%时可以得到的输出功率。从TEG提取功率的技术主要是动态改变DC/DC转换器开关频率，本文根据这一特性利用BQ25504采用了电阻比例分压法实现了输出电压为开路电压的一半，进而实现了输出功率的化。如图3所示，为了实现MPPT功能，在引脚2(VIN_DC)和引脚3(VOC_SAMP)分别接电阻OC2和电阻OC1.引脚2通过OC2接引脚3，引脚3通过OC1接地，具体如电路原理图所示。然后按照以下的方式确定ROC1和ROC2的阻值：VIN_DC是电压输出端，通过ROC1和ROC2的分压作用，使得VOC_SAMP处的电压为：又因为TEG输出的电压大约等于开路电压的50%时可以得到的输出功率，因此ROC1/(ROC1+ROC2)的值应为1/2，因此ROC1=ROC2，在电路设计实际中，本文选择了10MΩ作为其阻值，因此ROC1=ROC2=10MΩ。BQ25504芯片每16s采样VOC_SAMP的电压值，可以保证在温差发电器的输出功率发生变化的情况下，在较短的时间内可以准确跟踪到微型温差发电器输出功率的点，实现有效的电能采集。2.2.2DC-DC超低电压升压功能电路设计BQ25504的另一个重要的功能就是可以实现在稳定工作时从低至80mV的电压持续汲取能量，这对于微型温差发电器十分重要。BQ25504的充电电路是集成在芯片内部的DC-DC升压模块构成。内部升压模块是通过脉冲频率调制将输入电压调节到芯片的能量存储设备需要的电压。为了实现保护电能存储(储能电容器)设备的长寿命高效率工作，本文结合BQ25504为充电电路设定了欠压阈值(UV)，充电完成阈值(VBAT_OK)，过压阈值(OV)，欠压和过压阈值的设定分别用于避免储能电容器储能设备过度放电和过度充电，尽可能延长储能电容器的工作使用寿命。VBAT_OK的设定用于控制充放电过程，进而控制整个电路的工作流程。在本文中，结合充电电路的实际情况，本文设定，VBAT_OV=3.5V，VBAT_UV=2.8V，VBAT_OK=3V，VBAT_OK_HYST=3.2V.然后依照以下的公式确定外围电阻的阻值：在电路中，VBIAS是芯片BQ25504的内部参考电压，其值为1.240V，并且在电路设计中本文约定RUV1+RUV2=10MΩ，ROV1+ROV2=10MΩ，ROK1+ROK2+ROK3=10MΩ;结合方程(2)，(3)，(4)，(5)，本文得到：RUV1=4.43M;RUV2=5.57M;ROV1=5.31M;ROV2=4.69M;ROK1=3.875M;ROK2=5.5M;ROK3=625K;2.2.3DC-DC超低电压升压功能电路设计本文设计的能量缓冲器电路是在BQ25504芯片的输出位置通过一个二极管D1接入一个储能电容器。通过储能电容器的应用，本文可以实现在温差能充足时，DC-DC转换过后的能量不仅能够供给无线传感器节点使用，而且多余的能量可以存储在储能电容器中，实现能量的节约;温差发电器采集到的电量不足的时候储能电容器可以暂时充当能量源的角色，保证后面的无线传感器节点有效的工作，并且由于二极管D1的存在避免了储能电容器反向给温差发电器充电的情况。在实际应用中按照这些阻值选择电阻连接电路即可实现对于储能电容器充放电的监测和保护，延长储能电容器的工作寿命。2.3双电压比较器MIC841N为的比较器电路设计在本文中，采用MIC841N作为电压比较器，通过该比较器可以实现对储能电容存储电压的检测，并对后续的线性稳压器的工作状态进行控制。如图4所示是MIC841N的工作参考电路，本文依托参考电路，合理设置外围电阻等器件参数，来实现其比较控制功能。首先，如图4所示，连接好电路，其Vin端接前面电路的储能电容器的正极;Vin端通过电阻R2接入LTH端;LTH端和HTH端通过电阻R3相连;HTH端接电阻R4然后接地;Vout接TPS78001芯片的EN端。然后按照以下的方法确定MIC841N的外围电阻的阻值：根据MIC841N芯片的特性，低电压阈值为：对于MIC841N芯片来说，VREF=1.240V.由于本文是要驱动一个无线发射模块，根据本文所使用的无线发射模块的工作电压范围(2.4V-3.0V)，所以VIN(lo)=2.4V，VIN(lo)=3.0V，由此本文可以确定外围电阻R4，R2，R3的阻值。本文在实际操作中，设定R4+R2+R3=1MΩ，结合公式(6)和公式(7)，本文可以计算出：R4=484KΩ，R2=413KΩ，R3=103KΩ。微型温差发电器采集到的能量给储能电容器充电是一个储能电容器两端的电压逐渐升高的过程，而其放电过程是一个电容器两端的电压缓慢下降的过程。输入双电压比较器MIC841N的Vin处的电压即是电容器两端的电压，那么MIC841N的输出结果如图5所示。从该输出结果本文可以看出，只有电容器的电压在一定的范围内的时候才能输出一个高电平，这恰恰可以用来控制后续稳压器模块的中断，进而有效的利用能量。2.4TPS78001为的储能电容器放电稳压电路设计在实际的应用中，储能电容器这种电能存储设备两端的电压会随着放电时间的延长逐渐下降。在本文研究的实例中，微型温差发电器采集到的能量很有限，而后续的无线射频发射模块需要工作在一定的电压范围内，如果任由储能电容器自由放电，那么无线射频发射模块只会工作很短时间，其他时间电容器的电压都不够无线射频发射模块使用，这部分电能就会被浪费掉，为了解决这个问题，必须需要添加一个受控的稳压器来使储能电容器的放电电压稳定在一个可以使无线射频发射模块工作电压值。本文采用了TPS78001芯片作为稳压输出设备。如图6所示为TPS78001的工作参考电路图。图6电路C稳压器电路原理图首先按照图6连接电路图。IN端接储能电容器的正极;EN使能端接MIC841N的OUT端;OUT端和FB端之间接电阻R5;FB端接R6然后接地;OUT端输出一个稳定的电压，可设置，在本文中为3V，供给后面的无线发射模块使用。然后根据以下方法确定外围电阻的阻值。TPS78001的输出电压可以通过设定电阻R1和R2的值稳定在1.2V-5.1V之间的任何一个值。Vout和VFB的关系如方程(7)所示。VFB是一个内部设定的参考电压，它的值为恒定的1.216V，而Vout需要稳定在3V左右，因此可得两个电阻之间的关系。本文在实际应用中设定R6=1MΩ，因此。3.电路整体工作方式和测试结合图2的系统整体原理电路图，本文电路的整体的工作方式如下：TEG将温差能转换为电能，电能通过MPPT接口实现电能功率的化利用，然后经过DC-DC升压装置将电压升到3V左右，开始给储能电容器充电。如果TEG产生的电能的功率很大，电路则一边给储能电容器充电，一边驱动后面的比较器、稳压器以及无线发射模块。若TEG产生的电能比较微弱，则首先给储能电容器进行充电，随着充电的进行，当储能电容器中的电压达到双电压比较器MIC841N的阈值电压时，比较器输出一个高电平，该高电平将使稳压器TPS78001处于使能工作状态，稳压器稳定工作，然后储能电容器开始给后面的无线传感器节点供电;当储能电容器放电一段时间后，其电压下降，当电压下降到MIC841N的低压阈值时，MIC841N输出低电平，此时稳压器TPS78001处于中断状态，储能电容器不再对外放电，而开始继续充电，循环往复，本文电路会一直工作下去。本文实验过程中采用的TEG是德国Micropelt公司生产的TE-Core-direct，无线发射接收模块使用德州仪器生产的RF2500模块，其他电路采用本文中设计的电路。在实验过程中实现了在温差低至3摄氏度的能量采集，可以将数据直线发送到62.7米的接收端。实验结果表明，本文设计电路实现了应用范围广，发送距离长等特点。结语本文提供了一种基于微型温差电池的无线传感网络节点自供电系统，通过选择BQ25504、MIC841N和TPS78001芯片，设计相关外围电路，构建了一个完整的无线传感网络节点。实验结果表明，该自供电系统具备启动电压低，能以功率点输出的优点。发射模块传送的距离可达62.7m，可直接放置于暖气片、空调出风口、等物体表面，实现微弱能源的采集和利用，能有效解决无线传感网络节点能源供电问题，具备较高的实用价值。来源：维库电子市场网

１、概述随着时代的不断进步，人们对自己所处环境的安全性提出了更高的要求，尤其是在家居安全方面，不得不时刻留意那些不速之客。现在很多小区都安装了智能报警系统，因而大大提高了小区的安全程度，有效保证了居民的人身财产安全。由于红外线是不可见光，有很强的隐蔽性和保密性，因此在防盗、警戒等安保装置中得到了广泛的应用。此外，在电子防盗、人体探测等领域中，被动式热释电红外探测器也以其价格低廉、技术性能稳定等特点而受到广大用户和人士的欢迎。目前国内使用的各类防盗、保安报警器基本都是以超声波、主动式红外发射／接收以及微波等技术为基础。而这里所设计的被动式红外报警器则采用了美国的传感元件――热释电红外传感器产品。这种热释电红外传感器产品能以非接触形式检测出人体辐射的红外线，并将其转变为电压信号，同时，它还能鉴别出运动的生物与其它非生物。热释电红外传感器产品既可用于防盗报警装置，也可以用于自动控制、接近开关、遥测等领域。用它制作的防盗报警器与目前市场上销售的许多防盗报警器材相比，具有如下特点：●不需要用红外线或电磁波等发射源。●灵敏度高、控制范围大。●隐蔽性好，可流动安装。２、热释电红外传感器的原理特性热释电红外传感器和热电偶都是基于热电效应原理的热电型红外传感器。不同的是热释电红外传感器的热电系数远远高于热电偶，其内部的热电元由高热电系数的铁钛酸铅汞陶瓷以及钽酸锂、硫酸三甘铁等配合滤光镜片窗口组成，其极化随温度的变化而变化。为了抑制因自身温度变化而产生的干扰？该传感器在工艺上将两个特征一致的热电元反向串联或接成差动平衡电路方式，因而能以非接触式检测出物体放出的红外线能量变化？并将其转换为电信号输出。热释电红外传感器在结构上引入场效应管的目的在于完成阻抗变换。由于热电元输出的是电荷信号，并不能直接使用？因而需要用电阻将其转换为电压形式？该电阻阻抗高达１０４ＭΩ，故引入的Ｎ沟道结型场效应管应接成共漏形式？即源极跟随器？来完成阻抗变换。热释电红外传感器由传感探测元、干涉滤光片和场效应管匹配器三部分组成。设计时应将高热电材料制成一定厚度的薄片，并在它的两面镀上金属电极，然后加电对其进行极化，这样便制成了热释电探测元。由于加电极化的电压是有极性的，因此极化后的探测元也是有正、负极性的。图１是一个双探测元热释电红外传感器的结构示意图。使用时Ｄ端接电源正极，Ｇ端接电源负极，Ｓ端为信号输出。该传感器将两个极性相反、特性一致的探测元串接在一起，目的是消除因环境和自身变化引起的干扰。它利用两个极性相反、大小相等的干扰信号在内部相互抵消的原理来使传感器得到补偿。对于辐射至传感器的红外辐射，热释电传感器通过安装在传感器前面的菲涅尔透镜将其聚焦后加至两个探测元上，从而使传感器输出电压信号。制造热释电红外探测元的高热电材料是一种广谱材料，它的探测波长范围为０．２～２０μｍ。为了对某一波长范围的红外辐射有较高的敏感度，该传感器在窗口上加装了一块干涉滤波片。这种滤波片除了允许某些波长范围的红外辐射通过外，还能将灯光、阳光和其它红外辐射拒之门外。３、被动式红外报警器的结构原理３．１结构被动式红外报警器主要由光学系统、热释电红外传感器、信号滤波和放大、信号处理和报警电路等几部分组成。其结构框图如图２所示。图中，菲涅尔透镜可以将人体辐射的红外线聚焦到热释电红外探测元上，同时也产生交替变化的红外辐射高灵敏区和盲区，以适应热释电探测元要求信号不断变化的特性；热释电红外传感器是报警器设计中的器件，它可以把人体的红外信号转换为电信号以供信号处理部分使用；信号处理主要是把传感器输出的微弱电信号进行放大、滤波、延迟、比较，为报警功能的实现打下基础。图３所示的是将待测目标、菲涅尔透镜、热释电红外传感器相结合使用时的工作原理示意图。３．２工作原理在该探测技术中，所谓“被动”是指探测器本身不发出任何形式的能量，只是靠接收自然界能量或能量变化来完成探测目的。被动红外报警器的特点是能够响应入侵者在所防范区域内移动时所引起的红外辐射变化，并能使监控报警器产生报警信号，从而完成报警功能。图４所示是该报警器的工作电路原理图。当人体辐射的红外线通过菲涅尔透镜被聚焦在热释电红外传感器的探测元上时，电路中的传感器将输出电压信号，然后使该信号先通过一个由Ｃ１、Ｃ２、Ｒ１、Ｒ２组成的带通滤波器，该滤波器的上限截止频率为１６Ｈｚ，下限截止频率为０．１６Ｈｚ。由于热释电红外传感器输出的探测信号电压十分微弱（通常仅有１ｍＶ左右），而且是一个变化的信号，同时菲涅尔透镜的作用又使输出信号电压呈脉冲形式（脉冲电压的频率由被测物体的移动速度决定，通常为０．１～１０Ｈｚ左右），所以应对热释红外传感器输出的电压信号进行放大。本设计运用集成运算放大器ＬＭ３２４来进行两级放大，以使其获得足够的增益。当传感器探测到人体辐射的红外线信号并经放大后送给窗口比较器时，若信号幅度超过窗口比较器的上下限，系统将输出高电平信号；无异常情况时则输出低电平信号。在该比较器中，Ｒ９、Ｒ１０、Ｒ１１用做参考电压，两个运算放大器用做比较，两个二极管的主要作用是使输出更稳定。窗口比较器的上下限电压？即参考电压？分别为３．８Ｖ和１．２Ｖ。将这个高低电平变化的信号？上升沿信号？作为单稳电路ＨＥＦ４５３８Ｂ的触发信号，并让其输出一个脉宽大约为１０ｓ的高电平信号。再用这一脉宽信号作为报警电路ＫＤ９５６１的输入控制信号，来使电路产生１０ｓ的报警信号，用三极管ＶＴ１和ＶＴ２再对电信号进行放大，以便有足够大的电流来驱动喇叭使其连续发出１０ｓ的报警声。４、结束语用热释电红外传感器设计的监控报警系统具有结构简单、成本低等优点。经过多次测试，该系统工作情况稳定。热释电红外报警器只能安装在室内，其误报率与安装的位置和方式有极大的关系。正确的安装应满足下列条件：（１）报警器应离地面２。０～２。２米。（２）报警器应远离空调、冰箱、火炉等空气、温度变化比较敏感的地方。（３）报警器探测范围内不得有隔屏、家具、大型盆景或其他隔离物。（４）报警器不要直对窗口，否则窗外的热气流扰动和人员走动会引起误报，有条件的话把窗帘拉上。另外，报警器也不要安装在有强气流活动的地方。转载自维库电子市场网。